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ES2181822T5 - Procedimiento para el analisis de la expresion de genes. - Google Patents

Procedimiento para el analisis de la expresion de genes.

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ES2181822T5
ES2181822T5 ES96107942T ES96107942T ES2181822T5 ES 2181822 T5 ES2181822 T5 ES 2181822T5 ES 96107942 T ES96107942 T ES 96107942T ES 96107942 T ES96107942 T ES 96107942T ES 2181822 T5 ES2181822 T5 ES 2181822T5
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Achim Dr. Fischer
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Axaron Bioscience AG
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION TRATA DE UN PROCEDIMIENTO PARA EL ANALISIS GENERAL DE EXPRESION GENICA Y UN PROCEDIMIENTO PARA EL ANALISIS DIFERENCIAL DE LA EXPRESION DE COMPONENTES DE UNA FAMILIA DE GENES.

Description

Procedimiento para el análisis de la expresión de genes.
El presente invento se refiere a un procedimiento para el análisis general de la expresión de genes, así como a un procedimiento para el análisis diferencial de la expresión de miembros de una familia de genes.
El fundamento molecular de numerosos procesos biológicos es la activación o desactivación coordinada de determinados genes o grupos de genes en una célula, un órgano o un organismo. En este caso, la célula, el órgano o el organismo se encuentran en un determinado estado fisiológico, en un grado de diferenciación, y en el caso de determinadas influencias externas, se caracterizan por un estado específico de la expresión. El conocimiento de este estado de la expresión, es decir, del grado de activación de todos los genes o de determinados grupos de genes, tiene una gran importancia para la respuesta de muchas interrogaciones biológicas. El objetivo de un método, mediante el que se deben poder obtener informaciones acerca del estado de la expresión, es con ello por consiguiente comprobar, por una parte, la actividad de todos los genes, así como también la actividad de una determinada cantidad parcial de genes. Como cantidades parciales de genes entran en cuestión en particular familias de genes. Las familias de genes son grupos de genes, que se distinguen con frecuencia funcionalmente por un determinado tipo de misiones, las de recibir los productos de los genes en una célula, y las de apropiarse estructuralmente en común de una o varias zonas conservadas (dominios). Ejemplos de familias de genes, son las familias de genes MADS-box (cajas MADS) y Homeobox (homeo-cajas), así como otras familias de factores de la transcripción. Por ejemplo, presentan un interés médico las familias de genes de ciclinas, citocinas y globinas.
Por el estado de la técnica se conoce el análisis del estado de la expresión de genes. La PCR [de Polymerase Chain Reaction = reacción en cadena de polimerasa] de transcripción inversa con presentación visual diferencial (DDRT de Differential Display RT) es, por ejemplo, un procedimiento para el análisis de la expresión diferencial de genes, en el que un ARNm (ácido ribonucleico mensajero) procedente de un tejido se transcribe mediante utilización de un cebador de ADNc (ácido desoxirribonucleico complementario) con una prolongación en 3' (preferiblemente de dos bases), por transcripción inversa (RT, de Reverse Transcription), en (preferiblemente 12) subpoblaciones de un ADNc. A partir de este ADNc, mediante utilización de cebadores cortos, de manera preferida con una longitud de diez nucleótidos, que tienen una secuencia aleatoria, se generan productos de PCR con una longitud específica para los transcritos, que se pueden separar en geles de secuenciación. Si es suficientemente grande el número de las combinaciones de cebadores que se utilizan, se pueden detectar de manera estadítica prácticamente todos los transcritos (productos de transcripción) que están presentes en un tejido. Si se aplican sobre un gel, unos junto a otros, los productos de PCR obtenidos a partir de dos o más tejidos, se pueden hacer visibles directamente de esta manera las diferencias en la expresión. Las bandas que aparecen de manera diferencial pueden ser recortadas desde el gel, amplificadas de nuevo y clonadas, para su análisis adicional.
Además, para el enriquecimiento de los productos de amplificación para un determinado subgrupo de todas las moléculas de ARNm, p.ej. los miembros de una determinada familia de genes, se puede combinar un cebador, que tiene una secuencia específica para la familia de genes, con un cebador aleatorio. Esta técnica de la DDRT ha sido descrita, por ejemplo, en las citas de Liang y Pardee (1992) Science 257, 967-971; Liang y colaboradores (1993), Nucleic Acids Res. 21, 3.269-3.275; Bauer y colaboradores (1993) Nucleic Acids Res. 21, 4272-4280; Stone y Wharton (1994), Nucleic Acids Res. 22, 2.612-2.618 y Wang y Feuerstein (1995) Biotechniques 18, 448-452, así como en el documento de solicitud de patente internacional WO 93/18176 y en el documento de patente alemana
DE 43 17 414.
El diseño experimental de la DDRT conduce sin embargo a una serie de desventajas. Así, los modelos patrones de bandas, con frecuencia, sólo se pueden reproducir mal. Tampoco el empleo de cebadores aleatorios más largos, por ejemplo con una longitud de 20 bases, pudo resolver de manera satisfactoria el problema de la mala reproducibilidad (Ito y colaboradores, (1994), FEBS Lett. 351, 231-236). Además, debido al alto número de las combinaciones necesarias de cebadores, así como debido a la necesidad de aumentar la reproducibilidad mediante tandas de repetición, se requiere un esfuerzo extremado. Adicionalmente, con frecuencia, se obtiene una elevada proporción de resultados falsamente positivos. Además de esto, se pudo demostrar que los transcritos raros (poco frecuentes) no se pueden detectar en muchos experimentos de DDRT (Bertioli y colaboradores. (1995), Nucleic Acids Res. 23,
4.520-4523).
También plantea problemas la secuenciación de bandas escogidas, que se ha descrito en el estado de la técnica, ya que los productos de la DDRT están flanqueados con frecuencia en ambos extremos por el mismo cebador, de tal manera que no es posible llevar a cabo una secuenciación directa y se necesita una etapa de clonación adicional. Por causa de la utilización de cebadores cortos, es necesario llevar a cabo otra etapa de amplificación renovada con moléculas de cebadores prolongadas por el lado 5' con respecto a los cebadores de DDRT, incluso cuando el producto está flanqueado por dos cebadores diferentes. Finalmente, a causa de la utilización de cebadores aleatorios, tampoco se puede partir jamás con seguridad de que todos los transcritos de una célula se puedan reconocer por las combinaciones empleadas de cebadores. Esto resulta válido - incluso en el caso de la utilización de una gran cantidad de cebadores - tanto para una tanda que ha de determinar y abarcar la totalidad de los transcritos, como también para una tanda que está orientada al análisis de una subpoblación de los transcritos, por ejemplo de una familia de
genes.
Song y Osborn describen en Plant Molecular Biology 26 (1994), 1.065-1.071, un procedimiento para la investigación de la expresión de genes homólogos en poliploides de plantas, en el que se combinan entre sí las técnicas de la RT-PCR y del análisis del polimorfismo de longitud de un fragmento de restricción (RFLP = Restriction Fragment Lenght Polymorphism). En este caso, a partir de un ARN se prepara mediante transcripción inversa un ADNc, que se amplifica mediante la utilización de dos cebadores específicos para un gen. Los productos de amplificación son acortados de manera específica para un transcrito mediante disociación con endonucleasas, se separan de acuerdo con sus longitudes y se analizan mediante clonación y secuenciación subsiguientes. También este procedimiento tiene la desventaja de una pequeña sensibilidad, puesto que para la identificación de los productos de expresión se necesita una etapa de clonación adicional. Otra desventaja de este procedimiento consiste en el hecho de que dentro de los genes analizados deben estar presentes informaciones acerca de secuencias específicas para un gen, a lo largo de por lo menos dos regiones, para poder diseñar cebadores apropiados.
La misión que constituye el fundamento del presente invento consistió, por consiguiente, en poner a disposición un procedimiento para el análisis de la expresión de genes, con el que las desventajas del estado de la técnica se puedan evitar por lo menos de una manera parcial, en particular un procedimiento, con el que se obtengan resultados reproducibles, que tenga una sensibilidad suficiente con el fin de detectar también transcritos raros, y que haga posible una identificación de productos de amplificación sin una etapa de clonación adicional.
Para resolver el problema planteado por esta misión se pone a disposición, en el marco del presente invento, un procedimiento para el análisis de la expresión de genes, caracterizado por las etapas de:
(a)
aislar moléculas de ARNm desde una o varias muestras de tejidos que se han de analizar,
(b)
sintetizar moléculas de primeras cadenas de ADNc a partir de las moléculas de ARNm,
(c)
sintetizar moléculas de segundas cadenas de ADNc,
(d)
disociar las moléculas de ADNc procedentes de (c) con por lo menos una endonucleasa de restricción,
teniendo la endonucleasa de restricción una secuencia de reconocimiento de cuatro bases,
(e)
adosar enlazadores a los fragmentos de ADNc obtenidos mediante la digestión por restricción,
(f)
amplificar selectivamente una parte de los productos de la ligación procedentes de (e),
efectuándose la amplificación mediante la reacción en cadena de la polimerasa y empleándose por lo menos un cebador dirigido hacia el enlazador adosado, así como por lo menos un cebador dirigido hacia la secuencia del cebador de ADNc empleado en la etapa (b), y siendo prolongados los cebadores empleados eventualmente en su extremo 3' por una prolongación de una o varias bases selectivas,
(g)
separar los productos de amplificación de acuerdo con su longitud, conteniendo los productos de amplificación junto a sus extremos unas secuencias, a las que se pueden fijar los cebadores utilizados en la etapa (f), y
(h)
analizar los productos de amplificación.
De manera preferida, se utilizan en el caso de este procedimiento cebadores aleatorios degenerados, que tienen p.ej. una longitud de aproximadamente 15 a 25 nucleótidos. De manera especialmente preferida, estos cebadores aleatorios degenerados poseen un grado de degeneración lo suficientemente alto como para fijarse estadísticamente a una matriz de ADN con tanta frecuencia como un cebador no degenerado, que tiene una longitud de 8 a 12 nucleótidos. El grado de degeneración de los cebadores aleatorios se puede conseguir mediante utilización de mezclas de oligonucleótidos o/y mediante una incorporación de nucleótidos que se hibridan degeneradamente, tales como inosina.
Una modificación del procedimiento de acuerdo con el invento consiste en que se utiliza durante la primera ronda de amplificación un cebador que está dirigido hacia una secuencia de anclaje, que está fijada al extremo 5' del ARNm o bien al extremo 3' del ADNc de primera cadena. De manera preferida, en esta modificación, después de haber separado la estructura de cabeza (cap), en una ligación de una única cadena se liga al extremo 5' del ARNm un oligonucleótido de ARN, que tiene p.ej. una longitud de 20 - 30 bases y lleva de manera preferida un sitio de corte para una o varias enzimas de restricción empleadas a continuación. Después de haberse realizado la etapa de corte por restricción del ADNc bicatenario y de haberse realizado la ligación del enlazador, para la amplificación renovada se emplean entonces un cebador enlazador y un cebador que se deriva de la secuencia del cebador de ADNc o de la secuencia del mencionado oligonucleótido de ARN.
Tal procedimiento para el análisis general de la expresión de genes comprende de manera preferida las etapas de:
(a)
aislar moléculas de ARNm desde una o varias muestras que se han de analizar,
(aa)
fijar una secuencia de anclaje al extremo 5' de las moléculas de ARNm,
(b)
sintetizar moléculas de primeras cadenas de ADNc a partir de las moléculas de ARNm,
(c)
amplificar de las moléculas de primeras cadenas de ADNc y marcar los productos de amplificación,
(d)
acortar específicamente para un transcrito los productos de amplificación mediante disociación con una o varias endonucleasas de restricción,
(g)
separar los productos de amplificación de acuerdo con su longitud, y
(h)
analizar los productos de amplificación separados.
Alternativamente, se pone a disposición otro procedimiento preferido para el análisis general de la expresión de genes, que está caracterizado por las etapas de:
(a)
aislar moléculas de ARNm desde una o varias muestras,
(aa)
fijar una secuencia de anclaje al extremo 5' de las moléculas de ARNm,
(b)
sintetizar moléculas de primeras cadenas de ADNc a partir de las moléculas de ARNm,
(c)
amplificar las moléculas de primeras cadenas de ADNc,
(d)
acortar específicamente para un transcrito los productos de amplificación mediante disociación con una o varias endonucleasas de restricción,
(e)
adosar moléculas de enlazadores a los extremos de los fragmentos de restricción,
(f)
amplificar renovadamente y marcar los fragmentos de restricción, utilizándose un cebador dirigido hacia la molécula enlazadora adosada en la etapa (e), y (i) un cebador dirigido hacia la secuencia de anclaje adosada en la etapa (aa), o (ii) un cebador dirigido hacia la secuencia del cebador de ADNc que se emplea en la etapa (b),
(ff)
eventualmente amplificar renovadamente y marcar de nuevo, utilizándose cebadores "anidados" [es decir, desplazados hacia dentro],
(fff)
eventualmente hibridar substractivamente dos agrupaciones de productos de amplificación que se han de comparar entre sí,
(g)
separar los productos de amplificación de acuerdo con su longitud, y
(h)
analizar los productos de amplificación separados.
La etapa (a) del procedimiento de acuerdo con el invento comprende el aislamiento de moléculas de ARNm a partir de muestras que se han de analizar, p.ej. muestras de tejidos, que pueden proceder de animales, plantas o microorganismos. De manera preferida, se parte de varias, es decir de por lo menos dos muestras de tejidos, con el fin de poder llevar a cabo un análisis diferencial de la expresión de genes a partir de las diferentes muestras de tejidos. El aislamiento del ARNm se puede efectuar de acuerdo con procedimientos conocidos (compárese p.ej. la cita de Sambrook y colaboradores, Molecular cloning: A Laboratory Manual [Clonación molecular: Un manual de laboratorio, 20 edición (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press, en particular el capítulo 7).
La etapa (aa) comprende la fijación de una secuencia de anclaje escogida al extremo 5' de las moléculas de ARN. Esta secuencia de anclaje comprende, de manera preferida, un oligonucleótido de ARN y se puede fijar a las moléculas de ARNm mediante una eliminación de la cabeza [cap], referida seguidamente como descabezamiento [decapping], del ARNm y una subsiguiente ligación de una cadena única mediante una ligasa de ARN de T4. En este caso, se puede pasar a emplear también un oligonucleótido modificado de manera apropiada, que se hibrida específicamente con la estructura de cabeza [cap] y que produce una incorporación de la secuencia complementaria a su secuencia propia, en la etapa de la transcripción inversa. De manera preferida, la secuencia de anclaje contiene un sitio de corte para una enzima de restricción que se ha de utilizar más tarde, con el fin de asegurar que se abarque cada uno de los transcritos, incluso en el caso de que falte un sitio de corte interno.
La etapa (b) del procedimiento de acuerdo con el invento comprende la síntesis de moléculas de ADNc de primeras cadenas a partir de ARNm. Para ello, se hibrida de manera preferida un cebador de oligo-dT con la cola de poli(A) de ARNm y se prolonga mediante una enzima apropiada, tal como una transcriptasa inversa o polimerasa de Tth. El cebador de oligo-dT puede contener prolongaciones en el extremo 5' o/y en el extremo 3'. La prolongación en el extremo 5' puede ser por ejemplo una secuencia aleatoria que tiene de manera preferida de 20 a 30 nucleótidos, p.ej. 24 nucleótidos. La prolongación en el extremo 3' puede ser una secuencia de uno o varios nucleótidos, de manera preferida de 1 a 3 nucleótidos, p.ej. 1 ó 2 nucleótidos. En lugar de un cebador de oligo-dT, para la síntesis de ADNc se pueden emplear también cebadores aleatorios, que son de manera preferida muy cortos, p.ej. con una longitud de 6 a 10 nucleótidos, o que poseen un alto grado de degeneración, con el fin de fijarse estadísticamente con suficiente frecuencia al ARNm, o bien oligonucleótidos dirigidos hacia una secuencia conocida, p.ej. un dominio específico para una familia de genes.
La etapa (c) del procedimiento de acuerdo con el invento abarca la síntesis de la segunda cadena de un ADNc.
En vinculación con la etapa (c) se puede llevar a cabo también una marcación de los productos de amplificación. Para ello, puede(n) estar marcado(s) uno o ambos de los cebadores empleados o la marcación puede efectuarse mediante utilización de nucleótidos marcados. Para la marcación se adecuan, por una parte, grupos de marcación radiactivos, tales como por ejemplo ^{32}P, ^{33}P ó ^{35}S, así como colorantes fluorescentes, biotina o antígenos, p.ej. digoxigenina. La marcación puede efectuarse también en una etapa separada de una prolongación de un cebador ("PCR lineal") con los productos de amplificación o de amplificación renovada como moldes.
En el caso de la variante del procedimiento para el análisis general de la expresión de genes, no tiene lugar ninguna amplificación selectiva, sino una amplificación de todas las moléculas presentes de primeras cadenas de ADNc.
Para ello, se utiliza de manera preferida un cebador dirigido hacia la secuencia de anclaje adosada en la eta-
pa (aa). Como cebador antagonista se utiliza de manera preferida un cebador que se deriva de la secuencia del cebador de ADNc utilizado en la etapa (b), p.ej. se utiliza un cebador dirigido hacia una prolongación en 5' del cebador de ADNc. Mediando utilización de esta combinación de cebadores se lleva a cabo una primera ronda de amplificación con algunos, p.ej. diez ciclos de amplificación, de manera preferida en condiciones de PCR de largo alcance [Long Range PCR].
La etapa (d) del procedimiento de acuerdo con el invento comprende el acortamiento específico para un transcrito de los productos de amplificación, mediante disociación con una o varias enzimas de restricción. De manera preferida, se utiliza una enzima de restricción, o una combinación de enzimas de restricción, que corta al producto de amplificación con una probabilidad estadísticamente alta, de manera preferida se utilizan enzimas de restricción con una secuencia de reconocimiento de cuatro bases, tales como por ejemplo Mse I, Hinf I o Sau3A I.
Cuando se considera una recuperación de los productos de la PCR, se lleva a cabo, como etapa (e), una ligación de moléculas de un enlazadores o adaptadores bicatenarios a los extremos de los fragmentos de restricción producidos en la etapa (d). De manera preferida, se utilizan moléculas de enlazadores que tienen extremos diferentes, siendo complementario un extremo del enlazador con los extremos de los fragmentos de restricción producidos por la enzima de restricción, mientras que el otro extremo, p.ej. por medio de una apropiada parte sobresaliente monocatenaria, está estructurado de tal manera que no es posible ninguna ligación (ni una ligación autónoma ni una ligación ajena). Además de esto, los extremos de los fragmentos de restricción pueden ser adaptados mediante una modificación subsiguiente, p.ej. mediante relleno de extremos sobresalientes, en los extremos de las moléculas de enlazador empleadas en cada caso.
La etapa (f) del procedimiento de acuerdo con el invento abarca la amplificación renovada y - siempre y cuando que esto no se haya efectuado todavía - la marcación de los fragmentos de restricción. En este caso, se utiliza de manera preferida una combinación de cebadores, que comprende (i) un cebador dirigido hacia la molécula de enlazador y (ii) un cebador dirigido hacia la secuencia del oligonucleótido de anclaje adosado en la etapa (aa) al extremo 5' del ARNm, o un cebador dirigido hacia la secuencia del cebador de ADNc empleado en la etapa (b). Todos los cebadores empleados pueden ser idénticos a los cebadores utilizados precedentemente en la etapa (c) o pueden tener una prolongación de una o varias bases adicionales en su extremo 3'. La marcación de los productos de amplificación renovada se efectúa tal como se describe en la etapa (c).
Cuando se emplean cebadores marcados por fluorescencia, se puede utilizar el color de la fluorescencia para codificar el respectivo cebador; a modo de ejemplo, la última base de un cebador prolongado en una base en su extremo 3' se puede caracterizar mediante uno de varios, p.ej. cuatro colores. Si en la etapa (c) se emplean cebadores marcados con biotina, antes de la amplificación renovada se puede llevar a cabo una purificación de los productos de amplificación mediante fijación a partículas magnéticas revestidas con estreptavidina o a recipientes de reacción revestidos con estreptavidina.
Para hacer posible una subdivisión de los aproximadamente 15.000 diferentes productos de PCR obtenidos en esta etapa (en el caso de utilizarse cebadores no específicos para las familias), los cebadores de PCR llevan en su extremo 3' de manera preferida una prolongación. Es adecuada por ejemplo, una prolongación con dos bases junto al cebador de enlazador, siendo posibles 16 combinaciones distintas, y una prolongación con una base junto al cebador antagonista (A, C ó G, siendo posibles tres combinaciones distintas), de tal manera que por cada muestra a investigar se han de llevar a cabo 3 x 16 = 48 reacciones de amplificación con diferentes combinaciones de cebadores. Además, de manera alternativa a esta " tanda de 3' " es posible efectuar amplificación en el extremo 5', combinando el cebador - enlazador con un cebador dirigido hacia la secuencia de anclaje. Esta variante del procedimiento tiene una ventaja, a saber que se uno se puede contentar sin un cebador que contenga una secuencia de oligo(dT).
La etapa (ff) facultativa del procedimiento de acuerdo con el invento comprende una amplificación renovada de los productos de amplificación obtenidos en la etapa (f) mediando utilización de cebadores "anidados", es decir con cebadores que están prolongados en su extremo 3' con una o varias bases con respecto a los cebadores utilizados en la etapa (f). A través de esta nueva amplificación renovada, los productos "raros" de amplificación presentes en una concentración más pequeña, pueden ser amplificados hasta llegar a una concentración detectable y a continuación detectados (McClelland y Welsh (1994), PCR Methods Appl. 4, 66-81; Ralph y colaboradores (1993), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 10.710-10.714).
La etapa (fff) facultativa del procedimiento de acuerdo con el invento comprende una hibridación substractiva de dos agrupaciones de productos de amplificación que se han de comparar, con el fin de investigar seguidamente por electroforesis en gel solamente aquéllos productos cuya frecuencia sea diferente entre las dos agrupaciones. Estos productos representan entonces en las dos muestras de partida genes expresados diferencialmente y son por lo tanto de interés especial, mientras que en muchos casos se puede prescindir del conocimiento de genes no expresados diferencialmente. El método de la hibridación substractiva se describe, por ejemplo, en las citas bibliográficas de Bautz y Reilly (1966), Science 151, 328-330, y de Zimmermann y colaboradores. (1980), Cell 21, 709-715. Para llevar a cabo una de tales hibridaciones substractivas, una de las agrupaciones ("impulsora") de productos de amplificación que se han de comparar, puede ser marcada, p.ej. biotinilar, p.ej. mediante utilización de cebadores biotinilados y luego hibridada con un defecto de la otra agrupación ("ensayadora"). A continuación, los productos de hibridación marcados, p.ej. en el caso de una marcación con biotina, se pueden separar mediante fijación a partículas magnéticas revestidas con estreptavidina (compárese p.ej. la cita de Wang y Brown (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 11.505-11.509). Si es necesario, esta etapa de substracción se puede llevar a cabo también múltiples veces unas tras de otras. Los productos de amplificación que permanecen en disolución se pueden someter entonces de nuevo a una amplificación, con el fin de tener a disposición cantidades de ADN suficientes para la subsiguiente detección. Si después de la substracción se lleva a cabo una de tales amplificaciones, un grupo de marcación apropiado para la detección se introduce de manera preferida tan sólo en esta etapa. De esta manera, p.ej. una marcación con biotina para la separación de productos híbridos después de la substracción, se puede diferenciar con respecto a una marcación para la visualización de fragmentos.
Esta variante del procedimiento de acuerdo con el invento se puede aplicar tanto para la detección de estados de expresión de "sí" o "no" (hay un alto exceso de ADN marcado, y pocas rondas de hibridación), como también se puede aprovechar para la detección de la regulación en sentido ascendente o descendente de genes (hay un pequeño exceso de un ADN marcado, y más rondas de hibridación) (Fargnoli y colaboradores (1990), Analyt. Biochem. 187, 364-373).
A la substracción le puede seguir eventualmente también una normalización, es decir una nivelación de las diferentes concentraciones de los productos de amplificación individuales. Esta normalización asegura que en la subsiguiente etapa (h), es decir el análisis de los productos de amplificación separados, también se puedan reconocer productos de amplificación que están presentes en una pequeña concentración y que representan a transcritos raros. Tal normalización puede efectuarse antes de, después de, o durante la amplificación subsiguiente a, la substracción. Un procedimiento apropiado para la normalización se describe, por ejemplo, en la cita de Ko (1990) Nucleic Acids Res. 19, 5.705-5.711.
La etapa (g) del procedimiento de acuerdo con el invento comprende la separación de los productos de amplificación o de amplificación renovada de acuerdo con su longitud en un sistema apropiado, p.ej. mediante electroforesis o una HPLC (de High Performance Liquid Chromatography = cromatografía de líquido de alto rendimiento). Se prefiere especialmente la electroforesis en un gel de poli(acrilamida) desnaturalizante o no desnaturalizante. Esta separación puede realizarse con una única tanda de reacción o paralelamente con múltiples tandas de reacción, que se pueden comparar unas con otras. La visualización de los productos separados se efectúa según sea el grupo de marcación introducido, p.ej. mediante autorradiografía, quimioluminiscencia o detección específica de las moléculas marcadas por coloración o irradiación con luz ultravioleta (UV). La detección de los productos puede efectuarse en el gel (no tratado, o fijado y secado) o después de su transferencia a un soporte apropiado, de manera preferida a una membrana de hibridación. Para tal transferencia es especialmente apropiado el procedimiento de la electroforesis con reproducción directa de borrones [Direct Blotting Electrophoresis]. La detección puede llevarse a cabo también mediante una coloración no específica del ADN mediante compuestos de plata o colorantes apropiados (p.ej. SYBR Green I) o mediante hibridación con una sonda apropiada de la membrana que lleva los productos. En el caso de emplearse grupos fluorescentes para la marcación, la separación y la detección pueden efectuarse por medio de un equipo automático de secuenciación o/y la detección puede efectuarse por medio de un escáner de geles con fluorescencia o con un generador de imágenes fluorescentes.
La etapa (h) comprende el análisis de los productos de amplificación o de amplificación renovada separados. En este caso, las bandas que interesan se pueden aislar y amplificar de nuevo. En el caso de una amplificación renovada, se pueden utilizar los mismos cebadores que en el caso de la amplificación renovada según la etapa (f). El aislamiento de las bandas puede llevarse a cabo p.ej. mediante recorte con un bisturí desde el gel o desde el soporte, al que se habían transferido los productos separados. Las bandas recortadas se pueden incubar a continuación en una tanda de PCR para la amplificación renovada. Los productos obtenidos en este caso se pueden emplear para la secuenciación directa sin ninguna etapa de clonación. El procedimiento de secuenciación cíclica (Cycle Sequencing) es especialmente apropiado para ello. Como cebadores de secuenciación se pueden emplear los cebadores de PCR utilizados previamente. De manera alternativa, para la amplificación renovada o/y para la secuenciación se pueden utilizar cebadores prolongados en su extremo 3', con el fin de descartar posibles impurificaciones de una banda mediante otros productos de amplificación. La necesaria prolongación en 3' de los cebadores utilizados para ello se puede descubrir e investigar, por ejemplo, cuando la detección de las bandas se haya efectuado con cebadores marcados por fluorescencia y en la etapa (f) o (ff) se hayan empleado mezclas de diferentes cebadores marcados por fluorescencia, cuya(s) última(s)
base(s) sea(n) codificada(s) por su respectiva marcación.
Antes de su empleo para la secuenciación, los productos de amplificación renovada se pueden comprobar en cuanto a su pureza, de manera preferida mediante una nueva electroforesis en un gel de poli(acrilamida) desnaturalizante. Si todavía aparecen productos de amplificación, que se diferencian en cuanto a su tamaño con respecto del deseado producto de amplificación, se puede efectuar una purificación adicional mediante un recorte renovado de las bandas deseadas y una subsiguiente amplificación renovada. Los productos de amplificación renovada se pueden emplear además en experimentos de transferencia Southern, Northern o de hibridación in situ. Además de esto, - siempre y cuando que contengan una secuencia todavía desconocida de ácido nucleico - ellos se pueden utilizar para el aislamiento de pertinentes clones genómicos o de ADNc a partir de bancos correspondientes.
Si el número de productos distintos, que se obtienen en el caso de una reacción de amplificación, es suficientemente pequeño, la amplificación renovada de productos individuales se puede efectuar directamente a partir de la reacción global, empleando cebadores selectivos apropiados, los cuales tienen en su extremo 3' una prolongación de por lo menos una base, por ejemplo, frente a los cebadores empleados previamente. Tal situación se presentará en particular en el caso de que se haya llevado a cabo una substracción de acuerdo con la etapa (fff) en varias tandas paralelas. Cada reacción de substracción contendrá entonces todavía solamente unos pocos, por ejemplo 5-10 productos de amplificación distintos. Para poder obtener selectivamente cada uno de éstos individualmente mediante amplificación a partir de la reacción de substracción, es útil el conocimiento de la identidad de algunas de las bases que delimitan con los cebadores de amplificación empleados previamente. Este conocimiento se puede obtener, por ejemplo, empleando para la amplificación que se realiza después de la substracción, mezclas, en cada caso, de cuatro cebadores, que están prolongados en su extremo 3' con una de las cuatro bases posibles y que llevan una marcación de fluorescencia, cuyo color codifica de manera inequívoca la respectiva última base de un cebador. Si se separan seguidamente los productos de amplificación y se investigan en la luz UV, el color de la fluorescencia de una banda permite sacar conclusiones acerca del cebador que se ha incorporado en el producto correspondiente, que se puede emplear seguidamente para la amplificación renovada selectiva. Con el fin de obtener un número suficiente de posibilidades de codificación (por ejemplo, 4^{1}, 4^{2} = 16, 4^{3} = 64, etc.), se pueden combinar apropiados cebadores codificados por fluorescencia en varias tandas paralelas, en cada caso con cebadores antagonistas no marcados, y se pueden emplear para la amplificación.
Además, es concebible una serie de modificaciones para el procedimiento de acuerdo con el invento. Así, en la etapa (b) el ADNc de primera cadena puede ser provisto de una secuencia de ácido nucleico p.ej. en su extremo 3', y en el caso de la subsiguiente amplificación en la etapa (c) se puede utilizar un oligonucleótido dirigido hacia esta secuencia específica de ácido nucleico. La secuencia específica de ácido nucleico comprende, por ejemplo, un homopolímero o una secuencia aleatoria con una longitud de preferiblemente 20 a 30 nucleótidos.
Otra modificación adicional del procedimiento de acuerdo con el invento podría consistir por ejemplo en que se transforma el ADNc de primera cadena mediante una ligación autónoma (auto-ligación), p.ej. en una tanda de ligación con una ligasa de ARN, en moléculas oligómeras o/y circulares, y en que para la subsiguiente amplificación en la etapa (c), junto al cebador específico para la familia de genes, se utiliza como cebador antagonista un oligonucleótido dirigido secuencia abajo ("downstream") que es por lo menos parcialmente complementario con el cebador de ADNc, y que tiene en su extremo 3' eventualmente una prolongación de 1 a 3 nucleótidos, preferiblemente.
Todavía otra modificación adicional del procedimiento de acuerdo con el invento consiste en llevar a cabo la eta-
pa (d) de la disociación por restricción, ya sin una previa amplificación, junto a un ADNc bicatenario. Por medio de este modo de proceder se puede evitar la pérdida de transcritos muy largos con una longitud de varias kb (kilobases), que podrían perderse en el caso de una amplificación del ADNc completo de primera cadena.
Además, se prefiere que los cebadores de oligonucleótidos empleados en el procedimiento de acuerdo con el invento y en las modificaciones de este procedimiento que se discuten más adelante, tengan una longitud de preferiblemente por lo menos 15 nucleótidos, de manera especialmente preferida de por lo menos 18 nucleótidos, con el fin de mejorar la reproducibilidad de los modelos patrones de bandas que se han obtenido. Además de ello, los cebadores de oligonucleótidos se pueden reemplazar también por compuestos análogos a, o derivados sintéticos de, ácidos nucleicos, p.ej. con ácidos nucleicos peptídicos (PNA), presuponiendo que éstos han de tener en su extremo 3' un grupo 3'-OH aceptado por la polimerasa.
Además de ello, los oligonucleótidos empleados en el procedimiento de acuerdo con el invento y en sus variantes y modificaciones, es decir oligonucleótidos de anclaje, cebadores de ADNc, cebadores de amplificación, etc., pueden contener uno o varios sitios de reconocimiento o corte para enzimas de restricción. De esta manera se puede evitar la pérdida de productos de amplificación que no hayan sido cortados por la enzima de restricción, cuando antes de la ligación del enlazador no se ha llevado a cabo ningún relleno de los extremos.
El procedimiento de acuerdo con el invento posee unas sorprendentes ventajas frente a la conocida técnica de presentador diferencial DD (Differential Display Technique), puesto que aquí se pueden emplear cebadores perfectamente adaptados con una longitud óptima para las reacciones de amplificación. Esto conduce a una alta reproducibilidad del procedimiento. Por el contrario, en los experimentos de DD del estado de la técnica, con los cebadores que allí se utilizan, con frecuencia muy cortos y que se fijan mediando tolerancia de emparejamientos erróneos (Bertioli y colaboradores, véase más arriba), solamente se obtiene una reproducibilidad insuficiente, ya que el procedimiento depende de manera extremada de determinados parámetros del procedimiento, p.ej. de la temperatura de reanillado o apareamiento durante la PCR. Esta mala reproducibilidad que se puede observar en los experimentos de DDRT tiene como consecuencia el hecho de que por cada reacción se tengan que llevar a cabo por lo menos uno o dos experimentos de repetición para poder reconocer a los artefactos (las aberraciones) como tales. Junto con el elevado número de diferentes combinaciones de cebadores, que se necesitan para poder detectar con una cierta probabilidad por lo menos una gran parte de todos los transcritos (Bauer y colaboradores, véase más arriba), la ejecución de la DDRT del estado de la técnica es muy costosa. A pesar de todo, debido al comportamiento estadístico de fijación de cebadores aleatorios, no hay allí ningún número definido de combinaciones de cebadores, que pudieran garantizar la determinación de todos los transcritos. Por el contrario, en el procedimiento de acuerdo con el invento los experimentos de repetición son superfluos, y el número de las combinaciones de cebadores que se necesitan para una investigación completa se puede calcular fácilmente a partir del número esperado de transcritos en un tejido investigado (por ejemplo, 15.000) y del número de productos que se deben de admitir en una reacción de amplificación individual (por ejemplo, 100). En este caso, la determinación de cada transcrito se puede asegurar, mediante el recurso de que los oligonucleótidos que se emplean como cebadores de ADNc o como anclajes contienen sitios de corte para la enzima de restricción utilizada en la etapa (d). Además de esto, la renuncia a las reacciones de repetición hace posible la investigación simultánea de 30 o más diferentes muestras de ARN en un único gel.
Una ventaja adicional del procedimiento de acuerdo con el invento con respecto a la técnica de DD, consiste en que se podría confirmar la expresión diferencial de todas las bandas investigadas mediante experimentos de transferencia Northern. En el caso de los experimentos de DD del estado de la técnica, al contrario de ello, por ejemplo, de 15 bandas obtenidas en total, se pudieron confirmar solamente cinco como expresadas diferencialmente, mientras que cuatro mostraban una señal falsamente positiva y otras seis no proporcionaban absolutamente ninguna señal en el borrón de transferencia Northern (compárese la cita de Liang y colaboradores, mencionada más arriba).
Además, el procedimiento de acuerdo con el invento excluye la determinación múltiple de un transcrito. Esto resulta del hecho de que en el caso de utilizarse oligonucleótidos no fosforilados para la preparación de los enlazadores, una amplificación puede tener lugar siempre solamente entre una zona definida del transcrito (su extremo 3', su extremo 5' o un dominio específico para una familia) y un enlazador, pero nunca entre dos enlazadores ligados adosadamente. En los experimentos de DDRT del estado de la técnica, por el contrario, un transcrito dado puede ser reconocido por diferentes combinaciones de cebadores y de esta manera puede ser detectado múltiples veces. Así, a modo de ejemplo, el mismo transcrito era representado por 15 diferentes bandas de DDRT, las cuales habían sido generadas por combinación de diversos cebadores de 5' con diversos cebadores de 3' (Linskens y colaboradores (1995), Nucleic Acids Res. 23, 3.244-3.251).
Además de esto, los productos obtenidos con el procedimiento de acuerdo con el invento pueden ser secuenciados de una manera sencilla directamente después de la amplificación renovada, sin que sea necesaria una etapa de clonación. Esta secuenciación se efectúa de manera preferida mediante la técnica de secuenciación cíclica. Esta técnica no es apropiada para los cebadores utilizados en los experimentos de DD, que tienen una longitud de aproximadamente 10 nucleótidos. Por lo demás, los productos de la DDRT del estado de la técnica están flanqueados frecuentemente por dos moléculas del mismo cebador, lo que excluye la utilización del respectivo cebador de amplificación como cebador de secuenciación (Guimaraes y colaboradores. (1995), Nucleic Acids Res. 23, 1.832-1.833).
Una ventaja adicional del procedimiento de acuerdo con el invento, si se lleva a cabo la etapa (fff) de una hibridación substractiva, es una gran disminución del número de las reacciones individuales que se han de llevar a cabo, así como del número de los productos de amplificación que se han de investigar. Mientras que para llevar a cabo experimentos de DD del estado de la técnica se requieren varios cientos de tandas de PCR, que tienen que separarse a continuación en varios cientos de pistas de geles de poli(acrilamida) (Liang y Pardee, véase más arriba; Bauer y colaboradores, véase más arriba), en el caso del procedimiento de acuerdo con el invento es posible subdividir las agrupaciones de ADNc generadas en la etapa (b), mediante utilización en la etapa (f) de cebadores, que están prolongados en su extremo 3' en cada caso con una o dos bases con respecto a la secuencia de su sitio común de fijación, en múltiples, por ejemplo, ocho o 12 subagrupaciones. Las subagrupaciones correspondientes entre sí son substraídas luego de manera paralela y los productos de cada una de las substracciones son analizados en una pista propia del gel.
Frente al conocido procedimiento del "ADNc-RDA" (del inglés, Representational Difference Analysis of
cDNA = análisis diferencial representativo de ADNc; Hubank y Schatz (1994), Nucleic Acids Res. 22, 5.640-5.648), el procedimiento de acuerdo con el invento tiene varias ventajas: en primer lugar, que cada transcrito es representado aquí exactamente por un producto de amplificación, lo que impide tanto la pérdida indeseada de algunos transcritos como también la detección múltiple de un mismo transcrito, en segundo lugar, que la complejidad de las reacciones de hibridación que ha disminuido tanto en comparación con el ADNc-RDA como también en comparación con la hibridación substractiva de moléculas de ADNc enteras, conduce a un transcurso más completo y más rápido de las reacciones (Sargent (1987), Methods in Enzymol. 152, 423-432), y en tercer lugar, que las etapas previstas dentro del marco del procedimiento de acuerdo con el invento permiten una detección planificada de transcritos raros.
Además, la secuenciación de los productos de una DD es obstaculizada por la presencia, con frecuencia simultánea, de moléculas contaminantes de ADNc con el mismo tamaño. Por estas razones, para los productos de una DD se requiere un costoso proceso de purificación para el análisis ulterior (Liang et Pardee, véase más arriba; Bauer y colaboradores, véase más arriba; Li y colaboradores (1994), Nucleic Acids Res. 22, 1.764-1.765).
Además de esto, el procedimiento de acuerdo con el invento, al contrario que en método de DD del estado de la técnica, permite un análisis por lo menos semicuantitativo de los resultados en lo que se refiere a la intensidad de la señal de un transcrito dado. Esto lo pone de manifiesto una comparación del procedimiento de acuerdo con el invento con hibridaciones de transferencia Northern llevadas a cabo como testigo.
A causa de su sensibilidad, el procedimiento de acuerdo con el invento se puede emplear también con el fin de analizar transcritos interesantes a partir de pocas células o incluso desde células individuales. Por lo tanto, esta técnica se puede emplear, por ejemplo, en la biología del desarrollo para el aislamiento de nuevos genes, para la identificación de nuevos miembros de familias interesantes de genes, para la definición exacta de estadios de vida diferentes de un organismo y para la investigación del ciclo de vida de una célula y, por consiguiente, también para la investigación de desviaciones con respecto al ciclo de vida normal, p.ej. en el caso de la investigación del cáncer, tal como ya se describe en la cita bibliográfica de Kotsinas y colaboradores, (Int. J. Oncology 315 (1993), 841-855).
Un objeto adicional del presente invento son modificaciones del procedimiento precedentemente descrito. Una de estas modificaciones consiste en que en la forma de ejecución para el análisis general de la expresión, la síntesis de segundas cadenas de ADNc se efectúa de otra manera factible. Por ejemplo, se puede aprovechar la tendencia de un ADNc monocatenario por formación de bucles en horquilla terminales, o se puede adosar al ADNc de primera cadena una secuencia específica de ácido nucleico, por ejemplo un homopolímero o un oligonucleótido monocatenario, para poner a disposición un sitio de fijación de un cebador para la síntesis de segundas cadenas (véase, a modo de ejemplo, la cita de Sambrook y colaboradores, más arriba, en particular el capítulo 8; Troutt y colaboradores. (1992), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 9.823-9.825).
Todavía una modificación adicional del procedimiento descrito consiste en que el ADNc de primera cadena, tal como se ha descrito precedentemente, se provee de una secuencia específica de ácido nucleico, y en el caso de la amplificación en la etapa (c) se utiliza como primer cebador un oligonucleótido dirigido hacia la secuencia específica adosada de ácido nucleico, y como cebador antagonista un oligonucleótido que se deriva de la secuencia del cebador de ADNc. El cebador antagonista puede tener eventualmente una prolongación en 3'. La secuencia específica de ácido nucleico puede comprender un homopolímero o una secuencia aleatoria. La secuencia específica de ácido nucleico se liga al ADNc de primera cadena, de manera preferida por ligación, p.ej. mediante una ligasa de ARN. Esta secuencia puede estar modificada en su extremo 3' (p.ej. mediante introducción de un grupo amino), para reprimir la ligación de más de una molécula de oligonucleótido al ADNc.
En una modificación todavía adicional del procedimiento de acuerdo con el invento, el ADNc de primera cadena se transforma mediante una ligación autónoma, p.ej. con una ligasa de ARN, en moléculas oligómeras o/y circulares, y en la subsiguiente amplificación en la etapa (c) se utilizan como cebadores dos oligonucleótidos dirigidos hacia el cebador de ADNc, uno de los cuales está orientado secuencia arriba ("upstream") y el otro secuencia abajo ("downstream"). La amplificación renovada, que se lleva a cabo después de la etapa de restricción y ligación, puede efectuarse, además de con el cebador dirigido hacia el enlazador y con el cebador secuencia arriba o/y con el cebador secuencia abajo. Cada uno de los dos cebadores puede tener una prolongación en su extremo 3', es decir que puede estar prolongado en una o varias bases. De manera preferida, los cebadores secuencia arriba y secuencia abajo se seleccionan de tal manera que no se solapen o se solapen solamente poco, para evitar una hibridación de ambos cebadores durante la amplificación.
Frente a los procedimientos conocidos, que están basados en una hibridación substractiva para el análisis diferencial de la expresión de genes, el procedimiento de acuerdo con el invento se distingue por una reproducibilidad mejorada y puede emplearse por lo tanto de una manera rutinaria. Esta reproducibilidad mejorada se debe a que en el estado de la técnica se empleaban moléculas de ADNc que tenían frecuentemente una longitud de varios miles de pares de bases (pb) y que además de esto se utilizaban agrupaciones completas de ARNm y ADNc. Estos problemas no se presentan cuando se utiliza la hibridación substractiva para el análisis de productos de amplificación, que se habían obtenido mediante el procedimiento de acuerdo con el invento. Los productos de amplificación están, en efecto, grandemente acortados en comparación con las moléculas de ADNc del estado de la técnica, y mediante el diseño de los cebadores (p.ej. la elección de diferentes prolongaciones en 3' para cebadores que por lo demás son idénticos), una agrupación de productos de amplificación se puede subdividir enteramente sin problemas en múltiples, p.ej. 8, 12 ó 16 subagrupaciones. Las subagrupaciones que se corresponden entre sí pueden ser substraídas entonces de una manera paralela.
Todavía un objeto adicional del presente invento es un estuche de reactivos para el análisis de la expresión de genes, en particular para su utilización en un procedimiento de acuerdo con el invento. Este estuche de reactivos comprende de manera preferida, en una disposición separada en el espacio:
(a)
una enzima para la síntesis de primeras cadenas de ADNc,
(b)
por lo menos una enzima para la síntesis de segundas cadenas de ADNc y para la amplificación de fragmentos de ADN,
(c)
eventualmente por lo menos una enzima de restricción,
(d)
eventualmente por lo menos una molécula de enlazador de ADN bicatenario y agentes para la fijación de la molécula de enlazador a fragmentos de ADN,
(e)
eventualmente por lo menos un oligonucleótido de ARN monocatenario y un agente para la fijación del oligonucleótido de ARN al extremo 5' de moléculas de ARNm,
(f)
moléculas de cebadores de ácidos nucleicos monocatenarios, que se seleccionan entre el grupo que comprende (i) por lo menos un nucleótido de oligo-dT, (ii) cebadores de acuerdo con (i) con una prolongación en 3' o/y una prolongación en 5', llevando uno de los cebadores de acuerdo con (i ó ii) un grupo de marcación escogido entre colorantes fluorescentes, biotina o antígenos, y (iii) cebadores de acuerdo con (i ó ii), que contienen una prolongación en 3' codificada por el tipo de su marcación, p.ej. el color de una marcación con fluorescencia,
(g)
agentes para la marcación y para la detección de ácidos nucleicos, y
(h)
eventualmente otros reactivos adicionales tales como un inhibidor de RNasa, nucleótidos, tampones, recipientes de reacción revestidos con estreptavidina o partículas magnéticas.
Algunos reactivos individuales del estuche se pueden adquirir en determinadas circunstancias también por separado. Junto a los reactivos, el estuche puede contener todavía tampones apropiados para las enzimas utilizadas en cada caso.
Además, el presente invento se debe explicar por medio de las Figuras, los Protocolos de secuencias y los Ejemplos que se presentan seguidamente. Así,
la Figura 1 muestra una representación esquemática de una forma de ejecución del procedimiento de acuerdo con el invento para el análisis general de la expresión de genes;
la Figura 2 muestra una representación esquemática de otra forma de ejecución del procedimiento de acuerdo con el invento para el análisis general de la expresión de genes mediando inclusión de una etapa de substracción y mediando empleo de cebadores codificados por fluorescencia para la amplificación renovada;
la Figura 3 muestra una representación esquemática de otra forma de ejecución del procedimiento de acuerdo con el invento para el análisis de la expresión de familias de genes;
la Figura 4 muestra la reproducibilidad del procedimiento, demostrada por diez experimentos independientes;
la Figura 5 muestra el resultado del aislamiento de genes de cajas MADS, expresados de manera diferencial, mediando utilización del procedimiento de acuerdo con el invento,
la Figura 6 muestra la asociación de los genes identificados mediante el procedimiento de acuerdo con el invento a subfamilias de genes de cajas MADS.
SEQ ID No. 1 muestra la secuencia de un oligonucleótido de ARN,
SEQ ID No. 2 muestra la secuencia del cebador CT29V,
SEQ ID No. 3 muestra la secuencia del cebador AP23,
SEQ ID No. 4 muestra la secuencia del cebador LT20,
SEQ ID No. 5 muestra la secuencia del cebador LT24,
SEQ ID No. 6 muestra la secuencia del cebador P038,
SEQ ID No. 7 muestra la secuencia del cebador P041,
SEQ ID No. 8 muestra la secuencia del cebador P042,
SEQ ID No. 9 muestra la secuencia del cebador P043,
SEQ ID No. 10 muestra la secuencia del cebador LR32,
SEQ ID No. 11 muestra la secuencia del cebador BLT18,
SEQ ID No. 12 muestra la secuencia del cebador P046,
SEQ ID No. 13 muestra la secuencia del cebador P009 y
SEQ ID No. 14 muestra la secuencia de consenso de los dominios MADS
Ejemplo 1 Obtención de un ARN
Plantas de maíz (Zea mays ssp. mays), linaje de la misma especie T232, y plantas de teosinte (Zea mays ssp. parviglumis) de la raza Central Balsas, se cultivaron durante 7-8 semanas en un invernadero. Al cabo de este período de tiempo, las plantas presentan los estadios de desarrollo I y J definidos por Cheng y colaboradores (Am. J. Bot. 70 (1983), 450-462).
Inflorescencias masculinas y femeninas se cosecharon, se congelaron en nitrógeno líquido y se utilizaron para la obtención del ARN total de acuerdo con el método de aislamiento con cloruro de guanidinio según Sambrook y colaboradores (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2^{a} edición (1989), Cold Spring Harbor Laboratory
Press).
La calidad de las preparaciones de ARN se ensayó mediante una hibridación de transferencia Northern (Sambrook y colaboradores, véase más arriba) con una sonda de deshidrogenasa de gliceraldehído-3-fosfato (GAPDH) de maíz. Para eliminar el ADN genómico, se incubaron durante 15 min. a 37ºC 50 \mug de un ARN total con 1 \mul del inhibidor de RNasa RNasin (Promega, 40 U/\mul) y 5 \mul de la DNasa libre de RNasa RQ1 (Promega, 1 U/\mul) en 100 \mul de un tampón para la transcriptasa inversa (RT) (Frohman y colaboradores, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 (1988), 8.998-9.002). Las muestras se extrajeron mediante fenol saturado con una mezcla de Tris y EDTA (TE), y mediante una mezcla de cloroformo y alcohol isoamílico (24:1), y se precipitaron con etanol. Después de haber centrifugado durante 30 min. a 20.000 x g y a 0ºC, el ARN total se disolvió en EDTA 1 mM (de pH 7,5). El ARNm poli (A)^{+} se aisló mediando utilización de perlas Dynabeads de oligo(dT) (Dynal, Oslo).
Ejemplo 2 Análisis de la expresión de genes, dependiente del sexo
El ARN total aislado en el Ejemplo 1 a partir de inflorescencias masculinas y femeninas, se desfosforiló en primer lugar, 50 \mug del ARN precipitado se disolvieron para ello en una mezcla de 40 \mul de agua tratada con pirocarbonato de dietilo ("agua DEPC"), 5 \mul de 10 x tampón AP (Boehringer Mannheim), 1 \mul de ditiotreitol 50 mM y 1,5 \mul de RNasin (Promega). Después de la adición de 4 \mul de una fosfatasa alcalina (AP; 1 U/\mul; Boehringer Mannheim), se incubó durante 1 h a 37ºC. Para la desactivación de la fosfatasa se mezcló con 1 \mug de proteinasa K (Boehringer Mannheim) y se incubó durante 1 h a 37ºC. Las muestras se extrajeron, tal como se ha descrito más arriba, con fenol saturado con TE y con una mezcla de cloroformo y alcohol isoamílico, y se precipitaron con etanol. Los precipitados se disolvieron en cada caso en 40 \mul de agua DEPC.
Después de la adición de 5 \mul de 10 x tampón TAP, 1,25 \mul de RNasin, 1 \mul de ATP 100 mM y 3 \mul de pirofosfatasa ácida procedente de tabaco (TAP; 5 U/\mul; Epicentre), se incubó durante 1 h a 37ºC, para producir un "descabezamiento". Las tandas de reacción se extrajeron primeramente con fenol, luego con una mezcla de cloroformo y alcohol isoamílico y se precipitaron con etanol. El ARN se disolvió a continuación en 100 \mul de un tampón de elución (Dynal), y se aisló el ARNm poli(A)+ mediando empleo de perlas Dynabeads de oligo(dT) (Dynal).
Después de la elución en 4,2 \mul de agua, se mezcló con 1,8 \mul de una mezcla de ligación (preparada a partir de 3 \mul de 10 x tampón para ligasa de ARN [Boehringer Mannheim], 0,75 \mul de RNasin, 1,5 \mul de ATP 2 mM, 1,5 \mul de ligasa de ARN de T4 [10 U/\mul; Boehringer Mannheim] y 1 \mug del oligonucleótido de ARN de anclaje 5' - CAC GAU CUG AGG CCG AUC GAU UCA - 3' en 1 \mul de H_{2}O) y se ligó durante 20 h a 16ºC. La tanda de ligación se precipitó con etanol y el precipitado se recogió en 2,8 \mul de agua DEPC.
Para la transcripción inversa se añadieron a ello 1,5 \mul de una mezcla de 4,3 \mul de 5 x tampón para RT (Boehringer Mannheim). 1 \mul de una solución 20 mM de dATP, dTTP, dGTP y dCTP, 1 \mul del cebador de ADNc CT29V
(30 pmol/\mul; 5' - ACC TAC GTG CAG AT_{15}V - 3' con V = G, A ó C) y 1 \mul de la transcriptasa inversa M-MuL V
(20 U/\mul; Boehringer Mannheim), y se incubó durante 1 h a 37ºC y seguidamente durante 30 min. a 42ºC. Las tandas de reacción se completaron hasta 20 \mul con el tampón TE.
Para la síntesis de segundas cadenas de ADNc y la amplificación se mezclaron en cada caso 2 \mul de las "agrupaciones de ADNc de anclaje", obtenidas de esta manera, con 28,5 \mul de H_{2}0, 5 \mul de 10 x tampón para PCR (Tris/HCl 670 mM, pH 8,8; (NH_{4})_{2}SO_{4} 170 mM; Tween 20 al 1%), 5 \mul de una solución 1 mM de dATP, dTTP, dGTP y dCTP, 8 \mul de MgCl_{2} 10 mM, en cada caso 0,1 pmol de los cebadores CT29V y AP23 (5' - CAC GAT CTG AGG CCG ATC GAT TC - 3') en 1 \mul de H_{2}O y 0,5 \mul de la polimerasa de ADN Taq (5 U/\mul; Boehringer Mannheim) sobre hielo. Las tandas de reacción se cubrieron con un aceite de parafina y se colocaron dentro de un termociclador Trioblock (Biometra) calentado previamente a 95ºC. Después de una desnaturalización inicial durante 5 min. a 95ºC, se llevaron a cabo 20 ciclos del siguiente programa de amplificación: desnaturalización a 95ºC durante 30 s (segundos), reanillado y prolongación a 72ºC durante 2 min. Las tandas de reacción se purificaron en columnas QiaQuick (Quiagen); la elución se efectuó con 20 \mul de TE. Después de haber añadido 2,3 \mul de 10 x tampón A (Boehringer Mannheim ) y
1 \mul de Sau3AI (4 U/\mul; Boehringer Mannheim), se disoció durante 1,5 h a 37ºC. Las tandas de reacción se precipitaron con etanol.
En cada caso 1,5 nmol de los oligonucleótidos LT20 (5' - TCA CAT GCT AAG TCT CGC GA - 3') y LT24
(5' - GAT CTC GCG AGA CTT AGC ATG TGA C - 3') se mezclaron entre sí en un volumen de 50 \mul de H_{2}O, y se calentaron a 90ºC durante 3 min. La mezcla de reacción se ajustó a una concentración de Tris/HCl 50 mM (de
pH 7,5) y de MgCl_{2} 10 mM y se enfrió lentamente a 4ºC para generar enlazadores bicatenarios.
Los fragmentos de restricción precipitados se recogieron mediando adición de 0,5 \mul de los enlazadores, que se habían preparado como se ha descrito, en un volumen total de 4 \mul de una mezcla de ligación según Cobianchi y Wilson (Methods Enzymol. 152 (1987), 95-110), y se ligaron durante 16 h a 16ºC. Los enlazadores no ligados se eliminaron en columnas QiaQuick.
Para la amplificación subsiguiente se reunió en cada caso una quinta parte de la tanda de reacción de ligación purificada con 10 \mul de 10 x tampón para PCR, 16 \mul de MgCl_{2} 10 mM, 5 \mul de dATP, dTTP, dGTP y dCTP 1 mM, en cada caso 20 pmol de CT29V y LT24 en un volumen total de 100 \mul. Después de haber calentado a 95ºC durante 5 min. en un termociclador, se añadieron a ello 5 U de la polimerasa de ADN Taq y se realizaron 20 ciclos de una amplificación en las siguientes condiciones: desnaturalización durante 30 s a 95ºC, reanillado y prolongación a 72ºC durante 90 s.
En cada caso 1 \mul del producto de amplificación se empleó para una segunda ronda de amplificación. Ésta se efectuó según las condiciones antes mencionadas, pero en un volumen total de 30 \mul durante 30 ciclos y mediando combinación en cada caso de uno de los cebadores marcados con digoxigenina DIG-CT29A (idéntico al CT29V en cuanto a la secuencia, pero que en lugar de la última base degenerada "V" tiene una "A" como última base inequívoca), DIG-CT29C o DIG-CT29G, en cada caso con uno de los 16 posibles cebadores LT24NN, prolongado en dos bases con respecto a LT24. Se mezclaron en cada caso 3 \mul de una tanda de reacción con 1,5 \mul de la solución de interrupción de la secuenciación cíclica Cycle Sequencing Stop de Promega.
Luego, preparaciones correspondientes entre sí de los tejidos que se habían de comparar se cargaron unas junto a otras en dos pistas de un gel desnaturalizante de poli(acrilamida) al 3,5%. Sobre una pista libre se aplicó como patrón de longitud el marcador VIII de pesos moleculares de ADN marcado con DIG (Boehringer Mannheim). La separación por electroforesis y la transferencia a una membrana de Nylon se efectuaron con un equipo de secuenciación GATC 1500 (MWG Biotech) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. La membrana de Nylon se trató en estado sin fijar de acuerdo con el protocolo del fabricante para la detección por quimioluminiscencia de ácidos nucleicos. Después de una exposición sobre una película para rayos X (Kodak X-Omat), la membrana y la película se llevaron a cubrimiento coincidente, y las bandas que aparecieron diferencialmente se recortaron comediante un bisturí desde la membrana. El trocito correspondiente de la membrana se incubó en una tanda de reacción de amplificación renovada de 50 \mul en las condiciones anteriormente indicadas; en tal caso se utilizaron 30-40 ciclos. Se comprobaron mediante una electroforesis en gel de agarosa la amplificación renovada satisfactoria así como la pureza del producto de amplificación renovada.
Ejemplo 3 Análisis de la expresión de genes de cajas MADS, dependiente del sexo
El ARNm aislado en el Ejemplo 1 a partir de inflorescencias masculinas y femeninas se transformó, de acuerdo con el protocolo de RACE (Frohman y colaboradores, véase más arriba), en un ADNc de primera cadena, obteniéndose agrupaciones de ADNc. Con las agrupaciones de ADNc se llevó a cabo una PCR mediando utilización del ceba-
dor - adaptador de RACE descrito en Frohman y colaboradores, véase más arriba, y de una mezcla de cebadores de cajas MADS específicos para familias de genes. Todos los cebadores de cajas MADS estaban dirigidos hacia secuencias específicas para familias de genes, que codificaban derivados de un motivo muy conservado de aminoácidos, y abarcaban todas las variaciones conocidas de las plantas. Para conseguir una especificidad lo más alta que sea posible, se mantuvo el grado de degeneración a un nivel lo más pequeño que era posible. Los cebadores utilizados en este trabajo fueron los siguientes:
P038 (dirigido hacia la secuencia de aminoácidos "IKRIEN") 5' - GAT CAA G(A/C)G (G/C)AT CGA
GAA - 3'; P041 (dirigido hacia "MKRIEN"), 5' - GAT GAA G(A/C)G (G/C)AT CGA GAA - 3'; P042 (dirigido hacia "IKHIEN"), 5' - GAT CAA GCA (C/T)AT CGA GAA - 3'; P043 (dirigido hacia "IKKIEN"), 5' - GAT CAA GAA GAT CGA GAA - 3'.
Con el cebador P038 se llevó a cabo la amplificación de la siguiente manera:
Primeramente se reunieron con pipeta sobre hielo 50 \mul de una mezcla de reacción, que contenía Tris/HCl 67 mM, de pH 8,8; (NH_{4})_{2}SO_{4} 17 mM; Tween 20 al 0,1%; MgCl_{2} 0,8 mM; cada uno de los dNTP's con 20 \muM; 1,5 pmol del cebador P038 y 1 \mul de la respectiva agrupación de ADNc. Después de haber cubierto con un aceite de parafina, se calentaron las mezclas de reacción en un termociclador Trioblock (Biometra, Göttingen) durante 5 min. a 95ºC. Después de haber enfriado a 65ºC, se añadieron 2,5 U de polimerasa de ADN Taq (Boehringer Mannheim). Se llevaron a cabo 30 ciclos de la amplificación lineal mediando utilización de los siguientes parámetros: desnaturalización a 95ºC durante 30 s, reanillado a 54ºC durante 100 s, prolongación a 72ºC durante 2 min. A continuación, las mezclas de reacción se enfriaron a 65ºC.
Para una amplificación exponencial, a las tandas de reacciones de amplificación lineales se les añadieron 50 \mul de una mezcla de reacción previamente calentada a 65ºC, que contenía 100 \muM de los dNTP's, 15 pmol del ceba-
dor - adaptador RACE y del cebador P038 y 2,5 U de la polimerasa de ADN Taq. Luego se llevó a cabo una PCR mediando utilización de los parámetros anteriormente mencionados durante 24 ciclos, seguida por una prolongación final a 72ºC durante 10 min. Los productos de la PCR se purificaron en columnas QiaQuick (Quiagen, Hilden). Porciones de 1/5 (10 \mul) del material eluido se incubaron con 15 U de las enzimas de restricción Mse I (New England Biolabs), Hinf I o Sau3A I (Boehringer Mannheim) en 50 \mul del respectivo tampón de restricción durante 3 h a 37ºC. Después de una subsiguiente incubación durante 10 min. a 65ºC, los ácidos nucleicos se precipitaron con etanol y se aislaron mediante centrifugación (durante 30 min., con 20.000 x g a 4ºC). El residuo se volvió a suspender en
5 \mul de TE.
Si es que se desea, en este estadio ya se pueden llevar a cabo reacciones radiactivas de prolongación de cebadores, tal como se describen más adelante. Por otra parte, para la amplificación renovada se puede efectuar una ligación del enlazador, tal como se describe seguidamente. Para ello, porciones de ½ \mul de los fragmentos de restricción suspendidos renovadamente se incubaron durante 1 h a 37ºC en 10 \mul de tandas de relleno (Tris/HCl 50 mM, de pH 8,0; MgCl_{2}
6 mM; ditiotreitol 10 mM; cada uno de los dNTP's con 100 \muM; 40 \mug de albúmina de suero bovino por ml; 0,5 U de la polimerasa de ADN de T4 (Boehringer Mannheim). Los fragmentos se precipitaron luego con etanol y se aisla-
ron - tal como se ha descrito más arriba -. Los sedimentos se suspendieron renovadamente en 2 \mul del tampón TE.
A partir de, en cada caso, 1,25 nmol de los oligonucleótidos LR32 (5' - ACT CGA TTC TCA ACC CGA AAG TAT AGA TCC CA - 3') y BTL18 (5' - TGG GAT CTA TAC TTT CAA - 3') se prepararon enlazadores bicatenarios, tal como se describe en el Ejemplo 2. La ligación de los enlazadores junto a los fragmentos de restricción rellenos en sus extremos se efectuó tal como se describe en el Ejemplo 2; en tal caso se incubaron en cada caso 0,5 \mul de los enlazadores y 2 \mul de la tanda de reacción de relleno final, suspendida de nuevo. Los enlazadores no ligados se eliminaron en columnas QiaQuick.
Luego se realizó una amplificación renovada en las condiciones de PCR antes citadas, mediando utilización de 5 \mul de una mezcla de ligación purificada como matriz, en total por 15 ciclos. De acuerdo con la prescripción que acompaña al sistema de secuenciación a escala de fmol de ADN "fmol DNA sequencing system" (de Promega), se marcó con ^{32}P el respectivo cebador de caja MADS (p.ej., el P038). Luego se utilizó medio microlitro de los productos de amplificación renovada para la preparación de 10 \mul de una mezcla para la prolongación de cebadores, que contenía 50 \muM de los dNTP's, 1 U de la polimerasa de ADN Taq y 0,4 \mul de cebadores de cajas MADS marcados. Las mezclas de reacción se añadieron a las cavidades de un termociclador previamente calentado (a 95ºC) e inicialmente se desnaturalizó durante 3 min. a 95ºC, seguido por un programa de 30 s a 95ºC, 30 s a 54ºC y 1 min. a 72ºC a lo largo de 30 ciclos. Después de la prolongación final, se añadieron 5 \mul de la Solución de interrupción de la secuenciación cíclica de Promega. Como patrón de longitud se produjo una escala de 10 pb "Sequamark" (Research Genetics, Huntsville AL). Para el análisis por electroforesis en gel, la mezcla de prolongación se calentó durante
2 min. a 70ºC y se añadieron 2 \mul a un gel de acrilamida al 5% desnaturalizante. Los geles se dejaron en tratamiento durante 3 h a 45 W, se fijaron en una mezcla de ácido acético al 5% y etanol al 10% y se secaron al aire. Luego los geles se expusieron a radiación de rayos X durante 4 - 12 h sobre una película de rayos X Kodak X-Omat.
En la Figura 3 se indica una representación esquemática del protocolo de reacción llevado a cabo en el Ejemplo 3.
Ejemplo 4 Comparación de la expresión de genes de cajas MADS entre teosinte y maíz
El ADN aislado en el Ejemplo 1 a partir de inflorescencias femeninas de maíz y de teosinte se transcribió en un ADNc de primera cadena como se describe en el Ejemplo 3 y se empleó para la síntesis de productos de amplificación con una longitud específica para un transcrito. En este caso pasó a emplearse, para la amplificación selectiva de moléculas de ADNc, que representan a miembros de la familia de genes de cajas MADS, una mezcla de los oligonucleótidos P038, P041, P042 y P043, que llevaban en este caso un grupo de biotina en su extremo 5'. Después de la incubación con Mse I como enzima de restricción, los productos de prolongación marcados con biotina se separaron mediante partículas magnéticas revestidas con estreptavidina (Dynal) y se emplearon tal como se describe en los Ejemplos 2 y 3 para la ligación de enlazadores. Para la amplificación renovada pasó a emplearse el oligonucleótido P046 5' - (A/C)G(G/C) CAG GT(G/C) AC(C/G) T (A/T)C - 3' (dirigido hacia "RQVT(F/Y)"). Los productos de amplificación así obtenidos se marcaron radiactivamente tal como se describe precedentemente y se separaron en un gel de secuenciación al 6%.
Ejemplo 5 Análisis e identificación de los productos de amplificación
Las bandas que interesaban se recortaron desde los geles obtenidos en los Ejemplos 3 y 4. Los ácidos nucleicos contenidos allí se eluyeron en 25 \mul del tampón TE. En cada caso 5 \mul de un material eluido en un volumen de
50 \mul se amplificaron de nuevo en 30 ciclos mediando utilización de las condiciones de PCR antes mencionadas. Como cebadores se utilizaron el respectivo cebador de caja MADS y el oligonucleótido LR21, que es idéntico a las bases
1-21 de LR32. Para el análisis de las secuencias se secuenciaron 0,5 \mul de la banda amplificada de nuevo, de acuerdo con las prescripciones del estuche de secuenciación cíclica a escala de pmol (picomoles) de Promega, utilizándose como cebadores o bien el LR32, el cebador de PCR de caja MADS utilizado en cada caso, o el cebador interno de caja MADS P009 (5' - GAA GGC GTA CGA GCT CTC GGT GCT - 3'). Las temperaturas de reanillado eran de 70ºC para los LR32 y P009 o bien 50ºC para los otros cebadores de cajas MADS. La información acerca de las secuencias de las bandas recortadas se utilizó entonces para la identificación de los correspondientes clones en bancos de ADNc o de genes.
En la Figura 5 se muestra el resultado del aislamiento dependiente del sexo de genes de cajas MADS expresados. Las pistas con números impares corresponden a transcritos de inflorescencias masculinas, y las pistas con números pares corresponden a transcritos femeninos. El gen ZMM1 se obtuvo mediando utilización del cebador P038 y de la enzima de restricción Sau3AI, la escala de secuencia muestra una parte de la secuencia de ZMM1, que se había obtenido mediante secuenciación directa de las bandas recortadas y amplificadas de nuevo con LR32 como cebador de secuenciación. Para la identificación de ZMM2 se utilizaron el cebador P042 y la enzima Hinf I. Los ZMM3 y ZAG1 se obtuvieron mediando utilización del cebador P041 y de la enzima Mse I. Los ZMM7 y ZAG2 se obtuvieron con el cebador P043 y con la enzima Mse I. La pista designada con M representa al marcador de longitudes de ácidos nucleicos.
En la Figura 6 se muestra una asignación de los genes identificados mediante el procedimiento de acuerdo con el invento. Una comparación de 101 secuencias conocidas de dominios MADS procedentes de levaduras, animales y plantas dio como resultado la secuencia de consenso de los dominios MADS que se indica en la línea 1. Además, se encontraron diversas subfamilias que se diferencian en lo que se refiere a la secuencia total de los genes, al modelo patrón de expresión, y a la función. Las secuencias de MADS de maíz, identificadas mediante el procedimiento de acuerdo con el invento, son miembros de dos de estas subfamilias, la subfamilia del tipo AG y la del tipo AGL2. Las secuencias de comparación AGAMOUS (Yanofsky y colaboradores, Nature 346 (1990), 35-39) y AGL2 (Ma y colaboradores, Genes Dev. 5 (1991), 484-495) proceden de Arabidopsis thaliana (At). Las secuencias de comparación FBP6 (Angenent y colaboradores, Plant J., 4 (1993), 101-102) y FBP2 (Angenent y colaboradores, Plant J. 4 (1992), 983-993) proceden de Petunia hybrida (Ph). Además, se indican como secuencias de comparación las TAG1 (Pnueli y colaboradores, Plant Cell 6 (1994), 163-167) y TM5 (Pnueli y colaboradores, Plant J. 1 (1991), 255-266) procedentes de Lycopersicon esculentum (Le). En el presente experimento se identificaron los genes ZAG1, ZAG2, ZMM1 y ZMM2 (Schmidt y colaboradores), Plant Cell 5 (1993), 729-737; Theissen y colaboradores, Gene 156 (1995), 155-166), así como otras secuencias nuevas ZMM3 y ZMM7 de Zea mays (Zm). Para las secuencias individuales de los dominios MADS en la Figura 6 se indican solamente las desviaciones con respecto a la secuencia de consenso, mostrando los guiones una identidad con la secuencia de consenso. Los aminoácidos subrayados en la secuencia de consenso muestran el sitio de fijación para los cebadores específicos para familias de genes.
En la totalidad de los seis genes de cajas MADS identificados a partir de maíz, la expresión diferencial comprobada mediante el procedimiento de acuerdo con el invento se pudo confirmar mediante experimentos independientes de borrón de transferencia Northern Blot o de hibridación in situ. Una comparación de las intensidades de bandas de los productos de amplificación con datos correspondientes obtenidos a partir de los borrones de transferencia Northern pone de manifiesto que el procedimiento de acuerdo con el invento hace posible una determinación por lo menos semicuantitativa de la expresión de miembros individuales de familias de genes en muestras diferentes.
Además, el procedimiento de acuerdo con el invento posee una alta reproducibilidad, puesto que 10 experimentos independientes de repetición que partieron del ADNc proporcionaron exactamente el mismo modelo patrón de bandas.
En total, mediante el procedimiento de acuerdo con el invento se pudieron identificar seis genes de cajas MADS diferentes, de los cuales 4 ya eran conocidos. De los genes ya conocidos se pudo identificar la expresión de ZAG2 y ZMM1 como específica para plantas femeninas. El ZAG1 es expresado más intensamente en plantas femeninas que en plantas masculinas. El ZMM2 es expresado, por el contrario, más intensamente en las inflorescencias masculinas que en las femeninas.
Los dos nuevos genes de cajas MADS, aislados mediante el procedimiento de acuerdo con el invento, pertenecen a la subfamilia de los genes del tipo de AGL2. Uno de estos genes, designado como ZMM3, es expresado más intensamente en las inflorescencias masculinas que en las femeninas. La expresión del nuevo gen ZMM7 parece tener lugar, por el contrario, específicamente en plantas femeninas.
(1) DATOS GENERALES:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
SOLICITANTE:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE: Max-Planck-Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften e.v. Berlín
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CALLE: Hofgartenstr. 2
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
LOCALIDAD: Munich
\vskip0.500000\baselineskip
(E)
PAÍS: DE (ALEMANIA)
\vskip0.500000\baselineskip
(F)
NÚMERO DE CÓDIGO POSTAL: 80539
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
DENOMINACIÓN DEL INVENTO: Procedimiento para el análisis de la expresión de genes
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
NÚMERO DE LAS SECUENCIAS: 14
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
VERSIÓN LEGIBLE POR ORDENADOR:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
SOPORTE DE DATOS: Disquete
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
ORDENADOR: PC IBM compatible
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
SISTEMA OPERATIVO: PC-DOS/MS-DOS
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
SOFTWARE: PatentIn Release #1.0, versión #1.30 (EPA)
\vskip0.800000\baselineskip
(vi)
DATOS DE LA SOLICITUD ORIGINAL
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NÚMERO DE LA SOLICITUD: DE 19518505.6
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
FECHA DE LA SOLICITUD: 19 DE MAYO DE 1995
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 1:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 24 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 1:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
CGAUCUGA GGCCGAUCGA UUCA
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 2:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 29 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 2:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
ACCTACGTGC AGATTTTTTT TTTTTTTTV
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 3:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 23 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 3:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
CACGATCTGA GGCCGATCGA TTC
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 4:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 20 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 4:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
TCACATGCTA AGTCTCGCGA
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 5:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 18 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 5:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
GCTCGCGA GACTTAGCAT GTGAC
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 6:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 18 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 6:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
GATCAAGMGS ATCGAGAA
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 7:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 18 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 7:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
GATGAAGMGS ATCGAGAA
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 8:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 18 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 8:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
GATCAAGCAY ATCGAGAA
\hfill
10
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 9:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 18 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 9:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
GCAAGAAG ATCGAGAA
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 10:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 32 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 10:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
ACTCGATTCT CAACCCGAAA GTATAGATCC CA
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 11:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 18 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 11:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
TGGGATCTAT ACTTTCAA
\hfill
10
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 12:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 24 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 12:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
MGSCAGGTSA CSTWC
\hfill
20
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 13:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 24 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: cadena única
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 13:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
GGGCGTAC GAGCTCTCGG TGCT
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS ACERCA DE LA SEQ ID NO: 14:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 60 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA:
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 14:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
1

Claims (15)

1. Procedimiento para el análisis de la expresión de genes, que comprende las siguientes etapas:
(a)
aislar moléculas de ARNm desde una o varias muestras de tejidos que se han de analizar,
(b)
sintetizar moléculas de primeras cadenas de ADNc a partir de las moléculas de ARNm,
(c)
sintetizar moléculas de segundas cadenas de ADNc,
(d)
disociar las moléculas de ADNc procedentes de (c) con por lo menos una endonucleasa de restricción,
teniendo la endonucleasa de restricción una secuencia de reconocimiento de cuatro bases,
(e)
adosar enlazadores a los fragmentos de ADNc obtenidos mediante la digestión por restricción,
(f)
amplificar selectivamente una parte de los productos de la ligación procedentes de (e),
efectuándose la amplificación mediante la reacción en cadena de la polimerasa y empleándose por lo menos un cebador dirigido hacia el enlazador adosado, así como por lo menos un cebador dirigido hacia la secuencia del cebador de ADNc empleado en la etapa (b), y siendo prolongados los cebadores empleados eventualmente en su extremo 3' por una prolongación de una o varias bases selectivas,
(g)
separar los productos de amplificación de acuerdo con su longitud, conteniendo los productos de amplificación en sus extremos unas secuencias, a las que se pueden fijar los cebadores utilizados en la eta- pa (f), y
(h)
analizar los productos de amplificación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque
en la etapa (c) se efectúa una amplificación de las moléculas de ADNc.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además una etapa de:
(i)
comparar las mezclas de productos de amplificación que se han obtenido a partir de diversas preparaciones de ARNm.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque
el cebador de oligo(dT) empleado para la síntesis en la etapa (b), tiene una prolongación en su extremo 3' y/o en su extremo 5'.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque
la separación de los productos de amplificación se efectúa en la etapa (g) mediante electroforesis con transferencia de borrón directa.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5
caracterizado porque
los productos de amplificación procedentes de la etapa (f) llevan grupos de marcación fluorescentes, y la separación y la detección se realizan mediante un aparato automático de secuenciación.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque
los oligonucleótidos empleados contienen uno o varios sitios de reconocimiento para enzimas de restricción.
8. Utilización de fragmentos de restricción de ADNc preparados según la reivindicación 1, etapas (a) hasta (g), para el análisis comparativo de la expresión de dos o más muestras, comparándose entre sí las mezclas de fragmentos obtenidas de distintas muestras, e identificándose los fragmentos que son detectados apareciendo como diferentes entre las muestras que se han de comparar.
9. Estuche de reactivos para el análisis de la expresión de genes en un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende:
(a)
una enzima para la síntesis de primeras cadenas de ADNc,
(b)
por lo menos una enzima para la síntesis de segundas cadenas de ADNc y para la amplificación de fragmentos de ADN,
(c)
moléculas de cebadores de ácidos nucleicos monocatenarios, seleccionadas entre el grupo que comprende (i) por lo menos un nucleótido de oligo(dT), (ii) un cebador de acuerdo con (i), con una prolongación en 3' o/y una prolongación en 5', llevando uno de los cebadores de acuerdo con (i ó ii) un grupo de marcación seleccionado entre colorantes fluorescentes, biotina o antígenos, y (iii) cebadores de acuerdo con (i) ó (ii), que contienen una prolongación en 3' codificada por el tipo de su marcación, p.ej. el color de una marcación de fluorescencia, y
(d)
agentes para la marcación y para la detección de ácidos nucleicos.
10. Estuche de reactivos según la reivindicación 9, que comprende además:
(e)
por lo menos una enzima de restricción,
(f)
por lo menos una molécula de enlazador de ADN bicatenario y agentes para la fijación de la molécula de enlazador a los extremos de fragmentos de ADN,
(g)
por lo menos un oligonucleótido de ARN monocatenario y agentes para la fijación del oligonucleótido de ARN al extremo 5' de moléculas de ARNm, o/y
(h)
otros reactivos adicionales tales como el inhibidor de la RNasa, tampones, recipientes de reacción o partículas magnéticas que se han revestido con estreptavidina.
11. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7 para el aislamiento de nuevos genes.
12. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7 para la identificación de nuevos miembros de familias de genes.
13. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7 para la determinación del estadio de vida de una célula o de un organismo.
14. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7 para la investigación del ciclo de vida de una célula o de un organismo.
15. Utilización según una de las reivindicaciones 11 a 14 para la investigación acerca del cáncer o del envejecimiento.
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