RU2193069C2 - Method of detection of mutations of deoxyribonucleic acids using restrictases and kit for assay carrying out - Google Patents
Method of detection of mutations of deoxyribonucleic acids using restrictases and kit for assay carrying out Download PDFInfo
- Publication number
- RU2193069C2 RU2193069C2 RU99127314/13A RU99127314A RU2193069C2 RU 2193069 C2 RU2193069 C2 RU 2193069C2 RU 99127314/13 A RU99127314/13 A RU 99127314/13A RU 99127314 A RU99127314 A RU 99127314A RU 2193069 C2 RU2193069 C2 RU 2193069C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seeds
- dna
- detection
- label
- carriers
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000035772 mutation Effects 0.000 title claims abstract description 40
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 title claims abstract description 38
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 title claims abstract description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 title claims description 34
- 238000003556 assay Methods 0.000 title description 2
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 108091093088 Amplicon Proteins 0.000 claims abstract description 17
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 8
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 abstract 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 18
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 18
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 10
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 8
- 238000001502 gel electrophoresis Methods 0.000 description 7
- 108090001008 Avidin Proteins 0.000 description 4
- 108010014172 Factor V Proteins 0.000 description 4
- 108010090804 Streptavidin Proteins 0.000 description 4
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 3
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 2
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009946 DNA mutation Effects 0.000 description 2
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 2
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 2
- 101800004937 Protein C Proteins 0.000 description 2
- 102000017975 Protein C Human genes 0.000 description 2
- 101800001700 Saposin-D Proteins 0.000 description 2
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 2
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 2
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 2
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229960000856 protein c Drugs 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000002260 Alkaline Phosphatase Human genes 0.000 description 1
- 108020004774 Alkaline Phosphatase Proteins 0.000 description 1
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- 201000003883 Cystic fibrosis Diseases 0.000 description 1
- 230000002112 DNA intercalation Effects 0.000 description 1
- 230000007023 DNA restriction-modification system Effects 0.000 description 1
- 230000007018 DNA scission Effects 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-AMTYYWEZSA-N Digoxin Natural products O([C@H]1[C@H](C)O[C@H](O[C@@H]2C[C@@H]3[C@@](C)([C@@H]4[C@H]([C@]5(O)[C@](C)([C@H](O)C4)[C@H](C4=CC(=O)OC4)CC5)CC3)CC2)C[C@@H]1O)[C@H]1O[C@H](C)[C@@H](O[C@H]2O[C@@H](C)[C@H](O)[C@@H](O)C2)[C@@H](O)C1 LTMHDMANZUZIPE-AMTYYWEZSA-N 0.000 description 1
- 102000003839 Human Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000144 Human Proteins Proteins 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 1
- 102000012479 Serine Proteases Human genes 0.000 description 1
- 108010022999 Serine Proteases Proteins 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 238000000246 agarose gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012742 biochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 108700021042 biotin binding protein Proteins 0.000 description 1
- 102000043871 biotin binding protein Human genes 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 229960005156 digoxin Drugs 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-UHFFFAOYSA-N digoxine Natural products C1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(C)OC(OC2C(OC(OC3CC4C(C5C(C6(CCC(C6(C)C(O)C5)C=5COC(=O)C=5)O)CC4)(C)CC3)CC2O)C)CC1O LTMHDMANZUZIPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING 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
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6813—Hybridisation assays
- C12Q1/6827—Hybridisation assays for detection of mutation or polymorphism
- C12Q1/683—Hybridisation assays for detection of mutation or polymorphism involving restriction enzymes, e.g. restriction fragment length polymorphism [RFLP]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (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
Description
Изобретение относится к способу обнаружения мутаций дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК), причем одна ДНК амплифицируется с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), а получаемые в результате ампликоны разрезаются одним или более рестрикционными ферментами (рестриктазами) и подвергаются обнаружению, способ отличается тем, что используют две меченые затравки, причем метка первых затравок служит для связывания ампликонов с одним или более носителями, а метка вторых затравок - для обнаружения. Далее изобретение относится к набору для проведения вышеназванного способа, отличающемуся тем, что он включает две меченые затравки. The invention relates to a method for detecting mutations of deoxyribonucleic acids (DNA), wherein one DNA is amplified by polymerase chain reaction (PCR), and the resulting amplicons are cut by one or more restriction enzymes (restrictase enzymes) and are detected, the method is characterized in that two labeled seeds, the label of the first seeds used to bind amplicons with one or more carriers, and the label of the second seeds used to detect. The invention further relates to a kit for carrying out the above method, characterized in that it comprises two labeled seeds.
В процессе выявления человеческого генома показано значение дефектных генов в возникновении множества заболеваний. Так, например, при многих видах рака, при таких заболеваниях, как муковисцидоз, болезнь Альцгеймера, а также при развитии тромбозов наблюдаются изменения генетической информации, которые в определенных случаях вызывают возникновение названных заболеваний. Поэтому в медицинской диагностике все большее значение приобретает обнаружение подобных мутаций. In the process of identifying the human genome, the importance of defective genes in the occurrence of many diseases is shown. So, for example, with many types of cancer, with diseases such as cystic fibrosis, Alzheimer's disease, as well as with the development of thrombosis, changes in genetic information are observed, which in certain cases cause the occurrence of these diseases. Therefore, in medical diagnostics, the detection of such mutations is becoming increasingly important.
В настоящее время мутации часто обнаруживают с помощью так называемого рестрикционного анализа. При этом пользуются рестриктазами, способными распознавать двухцепочечную ДНК по определенным ее последовательностям и расщеплять ее в соответствующем сайте. В настоящее время идентифицировано около 500 различных рестриктаз более чем со 100 характерными для них сайтами расщепления. Эту высокую специфичность используют для обнаружения дефектов, ибо в пределы такого сайта расщепления фермента часто входит мутация, вызывающая болезненное изменение организма. Вследствие мутации сайт настолько изменяется, что исследуемая цепь не поддается расщеплению. В других случаях сайт, поддающийся расщеплению данным ферментом, появляется лишь в результате мутации, которая ранее не имела места. Currently, mutations are often detected using the so-called restriction analysis. In this case, restrictase enzymes are used that are able to recognize double-stranded DNA by its specific sequences and cleave it in the corresponding site. Currently, about 500 different restriction enzymes with more than 100 cleavage sites characteristic of them have been identified. This high specificity is used to detect defects, because a mutation that causes a painful change in the body often enters the boundaries of such an enzyme cleavage site. Due to the mutation, the site changes so much that the chain under investigation cannot be cleaved. In other cases, a site capable of being cleaved by this enzyme appears only as a result of a mutation that did not previously occur.
Для проведения стандартного анализа исследуемая геномная ДНК подвергается ПЦР, с помощью которой удается скопировать нужный участок ДНК, в пределах которого находится мутация. В этих целях используют так называемые праймеры - участки ДНК - (затравки), определяющие начало и конец амплифицированного участка ДНК. Далее, для проведения анализа нужны еще свободные нуклеотиды - фрагменты ДНК и полимераза - фермент, катализирующий образование исследуемых и копируемых сегментов ДНК. Далее, для проведения ПЦР используют еще прибор, термостат, обеспечивающий нужный температурный режим ПЦР. To conduct a standard analysis, the genomic DNA under investigation is subjected to PCR, with the help of which it is possible to copy the desired portion of the DNA within which the mutation is located. For this purpose, use the so-called primers - DNA sections - (seed), which determine the beginning and end of the amplified DNA section. Further, for analysis, free nucleotides are also needed - DNA fragments and polymerase - an enzyme that catalyzes the formation of the studied and copied DNA segments. Further, for conducting PCR, they also use a device, a thermostat, which provides the desired temperature regime of PCR.
После копирования исследуемого сегмента его расщепляют с помощью соответствующей рестриктазы. Последняя при определенных условиях после мутации расщепляет специфическую последовательность ДНК или же расщепления ДНК не происходит. В зависимости от концентрации фермента этот процесс может продолжаться несколько часов. After copying the test segment, it is digested with the appropriate restriction enzyme. The latter, under certain conditions, after a mutation cleaves a specific DNA sequence or DNA cleavage does not occur. Depending on the concentration of the enzyme, this process can take several hours.
До сих пор для анализа продукта не используют метод электрофореза в агарозном геле. Для этого в буферном растворе путем нагревания растворяют полимерагарозу и после охлаждения гелеобразный полисахарид выливают в прибор для проведения электрофореза. После полного охлаждения геля на него наносят пробы и при приложении разности потенциалов фрагменты ДНК начинают перемещаться в агарозном геле, причем степень перемещения зависит от их размера. Until now, agarose gel electrophoresis has not been used to analyze the product. To do this, polymegarose is dissolved in a buffer solution by heating, and after cooling, the gel-like polysaccharide is poured into an electrophoresis device. After the gel is completely cooled, samples are applied to it and, when a potential difference is applied, DNA fragments begin to move in the agarose gel, and the degree of movement depends on their size.
Фрагменты ДНК можно визуализировать, например, добавив флуоресцирующие интеркалаты, т.е. вещества, которые внедряются во фрагменты ДНК и становятся видимыми под действием УФ-излучения. Мутацию удается диагностицировать в том случае, когда в геле наблюдается специфическое изменение поведения относительно рестриктированного образца. DNA fragments can be visualized, for example, by adding fluorescent intercalates, i.e. substances that are introduced into DNA fragments and become visible under the influence of UV radiation. A mutation can be diagnosed when a specific change in behavior relative to a restricted sample is observed in the gel.
Для обнаружения мутации служат наряду с копированием интересующего фрагмента ДНК, сложные гель-электрофоретические методы, связанные с приготовлением соответствующих гелей, нанесением проб и периодами ожидания между отдельными операциями гель-электрофореза. To detect mutations, along with copying the DNA fragment of interest, complex gel electrophoretic methods associated with the preparation of the corresponding gels, application of samples and waiting periods between individual gel electrophoresis operations are used.
Указанные способы требуют больших затрат времени, они сложны и, следовательно, дорогостоящи. These methods are time consuming, they are complex and, therefore, expensive.
Задачей изобретения является разработка способа и соответствующего набора для его осуществления, с помощью которых удается обнаружить вышеописанные мутации просто и с высокой степенью воспроизводимости и прохождения проб, избегая недостатков гель-электрофореза. The objective of the invention is to develop a method and an appropriate kit for its implementation, with which it is possible to detect the above mutations simply and with a high degree of reproducibility and passage of samples, avoiding the disadvantages of gel electrophoresis.
Задача решается способом обнаружения мутаций дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК), причем одна ДНК амплифицируется с помощью ПЦР, а получаемые в результате ампликоны разрезаются одной или более рестриктазами и подвергаются обнаружению, т.е. анализируются, отличающимся тем, что используют две меченые затравки, причем метка первых затравок служит для связывания ампликонов (скопированных фрагментов ДНК) с одним или более носителями, а метка вторых затравок - для обнаружения (анализа). The problem is solved by a method for detecting mutations of deoxyribonucleic acids (DNA), moreover, one DNA is amplified by PCR, and the resulting amplicons are cut with one or more restriction enzymes and are detected, i.e. are analyzed, characterized in that they use two labeled seeds, with the label of the first seeds used to bind amplicons (copied DNA fragments) with one or more carriers, and the label of the second seeds used for detection (analysis).
ПЦР, используемую при осуществлении настоящего способа, проводят обычным образом, причем в качестве затравок используют затравки вышеописанного типа. The PCR used in the implementation of the present method is carried out in the usual way, and the seeds of the type described above are used as seeds.
Согласно изобретению в качестве носителей предпочтительно используют такие, которые в условиях ПЦР также позволяют провести связывание первых затравок. При этом особо предпочтительными оказались носители, имеющие активированную поверхность, такие как обработанная соответствующим образом поверхность реакционного сосуда или микротитрационный планшет. According to the invention, preferably, carriers are used which, under PCR conditions, also allow the binding of the first seeds. In this case, carriers having an activated surface, such as a suitably treated surface of a reaction vessel or a microtiter plate, turned out to be particularly preferred.
Согласно предлагаемому способу первые затравки частично или полностью фиксируются на носителях либо до, либо во время, либо после ПЦР, в то время как вторые затравки предпочтительно присутствуют в реакционном растворе в свободном, т. е. не зафиксированном на носителях виде и в случае необходимости в избыточном количестве. Затравки могут добавляться в реакционный раствор либо одновременно, либо последовательно. According to the proposed method, the first seeds are partially or completely fixed on the media either before, during, or after PCR, while the second seeds are preferably present in the reaction solution in a free, i.e., not fixed on the media form and, if necessary, excess amount. Seeds can be added to the reaction solution either simultaneously or sequentially.
Вторые затравки предпочтительно должны иметь метки, легко обнаруживаемые обычными методами. The second seeds should preferably have labels that are easily detectable by conventional methods.
Согласно изобретению до, во время или после связывания сегментов ДНК (ампликонов, полученных в результате ПЦР) к носителям можно добавить одну или несколько рестриктаз, причем предпочтительно их добавление после процесса связывания. Согласно изобретению рестриктазы можно инкубировать с ампликонами. According to the invention, before, during or after binding of the DNA segments (amplicons obtained by PCR), one or more restriction enzymes can be added to the carriers, preferably after the binding process. According to the invention, restriction enzymes can be incubated with amplicons.
В качестве рестриктазы могут быть использованы все известные рестриктазы, при этом какой энзим или какие энзимы будут применяться в конкретном случае, зависит, конечно, от расщепляемой последовательности. As a restriction enzyme, all known restriction enzymes can be used, with which enzyme or enzymes to be used in a particular case, of course, depending on the cleavage sequence.
После фиксации ампликонов на подходящих носителях с помощью первых затравок и до и/или после расщепления предпочтительно, однако, после расщепления ампликона с помощью одной или более вышеуказанных рестриктаз ампликоны промываются пригодным промывным средством, например, при необходимости, деионизированной или дистиллированной водой, содержащей в случае необходимости добавки, например буферы. При осуществляемом после расщепления промывании удаляются расщепленные, но не зафиксированные сегменты ДНК. After fixing the amplicons on suitable carriers with the first seeds and before and / or after splitting, it is preferable, however, after splitting the amplicon with one or more of the above restriction enzymes, the amplicons are washed with a suitable washing agent, for example, if necessary, with deionized or distilled water containing, if necessary the need for additives, such as buffers. When washing is carried out after cleavage, cleaved but not fixed DNA segments are removed.
Согласно изобретению методы обнаружения выбирают так, чтобы имелась возможность обнаружить метку вторых затравок. При этом процесс обнаружения в соответствии с типом меток вторых затравок может осуществляться прямым или косвенным путем. According to the invention, the detection methods are chosen so that it is possible to detect the label of the second seeds. In this case, the detection process in accordance with the type of labels of the second seeds can be carried out directly or indirectly.
На практике биохимического анализа известно множество методов обнаружения. In the practice of biochemical analysis, many detection methods are known.
1. Сопряжение с веществами, непосредственно обнаруживаемыми спектроскопией. 1. Conjugation with substances directly detected by spectroscopy.
2. Использование ферментативных меток, которые превращают свой субстрат в фотохимически обнаруживаемые вещества. Преимущество последнего метода состоит в усилении связанного с этим измерительного сигнала. 2. The use of enzymatic labels, which turn their substrate into photochemically detectable substances. An advantage of the latter method is the amplification of the associated measurement signal.
Согласно первой форме осуществления изобретения (см. схему 1) сначала амплифицируется ДНК, и получаемые в результате ампликоны связываются с подходящим носителем, при этом метка на первой затравке служит фактором связывания. В случае необходимости первые затравки могут включать также несколько таких меток. According to a first embodiment of the invention (see Scheme 1), the DNA is first amplified and the resulting amplicons bind to a suitable carrier, with the label on the first seed serving as a binding factor. If necessary, the first seeds may also include several such labels.
Согласно второй форме выполнения изобретения (см. схему 2) первые затравки сначала связывают с соответствующим носителем, например с поверхностью сосуда, в котором протекает ПЦР. При этом выбираемый метод сопряжения должен удовлетворять граничным условиям ПЦР, например термостойкости. Реакция затем протекает в стандартных условиях, при этом вторая затравка не связана с носителем и относительно к первой затравке предпочтительно находится в избытке. According to a second embodiment of the invention (see Scheme 2), the first seeds are first bound to an appropriate carrier, for example, to the surface of a vessel in which PCR proceeds. In this case, the chosen pairing method should satisfy the PCR boundary conditions, for example, heat resistance. The reaction then proceeds under standard conditions, wherein the second seed is not bound to the carrier and is preferably in excess relative to the first seed.
Во время ПЦР в растворе образуется нужный сегмент ДНК, причем процессы гибридизации и амплификации, иницируемые уже связанной затравкой, происходят и на поверхности носителя. По окончании ПЦР получают желаемые продукты, которые непосредственно связаны с носителем. Затем удаляют промыванием излишки необходимых для проведения ПЦР исходных веществ (например, свободные нуклеотиды) и несвязанные продукты реакции. Потом расщепляют сегмент соответствующей рестриктазой, осуществляют в случае необходимости еще одну стадию промывки и, наконец, осуществляют вышеописанное обнаружение. During PCR, the desired DNA segment forms in the solution, and the hybridization and amplification processes initiated by the already bound seed also occur on the surface of the carrier. At the end of PCR, the desired products are obtained that are directly linked to the carrier. Then, the excess material necessary for PCR (e.g., free nucleotides) and unbound reaction products are removed by washing. The segment is then digested with the appropriate restriction enzyme, if necessary, another washing step is carried out, and finally, the above detection is carried out.
Согласно схеме 1 можно метить, например, биотином. На стадии 3 согласно этой схеме сопряжение с носителем осуществляется, например, с помощью микротитрационного планшета через связывающий биотин белок, например стрептавидин или авидин, который адсорбируется на поверхности носителя или ковалентно связывается, например, на поверхности лунок микротитрационного планшета. Микротитрационные планшеты, покрытые слоем стрептавидина, имеются в продаже (ф-ма Берингер, г. Мангейм). According to
Согласно схеме 2 для затравки 1 можно предусмотреть ковалентное сопряжение с носителем, например микротитрационным планшетом. В этих целях можно использовать, например, фосфорилированные затравки, которые в рамках карбодиимидной реакции могут реагировать с активированными соответствующим образом носителями. Примером подходящих функциональных групп носителя, например микротитрационного планшета, могут служить аминогруппы. Подобного рода миркотитрационные планшеты тоже доступны в торговле. According to Scheme 2, for
В случае схем 1 и 2 можно использовать одни и те же метки для затравок 2. Подходящими примерами являются флуоресцеин и его производные, родамин и его производные, Су5 (флуоресцирующий краситель), Су3 (флуоресцирующий краситель) или соединения, подвергающиеся косвенному обнаружению. In the case of
- Флуоресцирующие красители: в случае этих затравок возможно непосредственное последующее обнаружение с помощью подходящего флуориметра. - Fluorescent dyes: in the case of these seeds, direct subsequent detection with a suitable fluorimeter is possible.
- Дигоксин: возможно косвенное обнаружение после добавления меченого ферментом антитела. - Digoxin: indirect detection is possible after the addition of an enzyme-labeled antibody.
- Биотин: возможно косвенное обнаружение после добавления конъюгата авидина и фермента, например, после добавления авидина или стрептавидина. - Biotin: indirect detection is possible after the addition of an avidin conjugate and an enzyme, for example, after the addition of avidin or streptavidin.
Факт связывания соответствующего белка распознавания (антитела, авидина или стрептавидина) как в других анализах с микротитрационными планшетами можно обнаружить, добавив подходящие ферментные субстраты, в частности ферменты пероксидазы или щелочной фосфатазы (причем в результате реакции с ферментом получают окрашенные продукты), или же непосредственно, если процесс сопряжения осуществляется не на микротитрационных планшетах, а на подходящих детекторах. При этом подходящими детекторами могут служить, например, известные из техники биосенсоров планарные волноводы, на которых можно провести реакции сопряжения с помощью затравки 1, описанной выше для микротитрационных планшетов. The fact of binding of the corresponding recognition protein (antibodies, avidin or streptavidin) as in other assays with microtiter plates can be detected by adding suitable enzyme substrates, in particular peroxidase or alkaline phosphatase enzymes (moreover, colored products are obtained by reaction with the enzyme), or directly, if the pairing process is carried out not on microtiter tablets, but on suitable detectors. In this case, suitable detectors can be, for example, planar waveguides known from the biosensor technique, on which conjugation reactions can be carried out using the
Согласно изобретению исследуемая ДНК, представляющая собой дикий тип или мутант, может иметь рестрикционный сайт. According to the invention, the studied DNA, which is a wild type or mutant, may have a restriction site.
а) Наличие рестрикционного сайта в неповрежденной ДНК дикого типа:
В случае возникновения мутации в интересующем участке ДНК удаляют рестрикционный сайт ДНК в соответствии с выбранным примером. При этом для предупреждения специфического распознавания и расщепления сегмента ферментом достаточно точечной мутации. В последующей стадии промывания до проведения собственно обнаружения можно удалить рестриктазу, исходные продукты для ПЦР и в случае необходимости продукты ПЦР, содержащие обнаруживаемую метку.a) The presence of a restriction site in intact wild-type DNA:
In the event of a mutation in the DNA region of interest, the restriction site of the DNA is deleted in accordance with the selected example. Moreover, to prevent specific recognition and cleavage of the segment by an enzyme, a point mutation is sufficient. In the subsequent washing step, prior to the actual detection, the restriction enzyme, PCR starting products and, if necessary, PCR products containing the detectable label can be removed.
На стадии обнаружения анализируют наличие или отсутствие метки. В случае мутации ДНК имеет место обнаруживаемая метка, и в зависимости от выбранного типа метки наблюдается соответствующая реакция. В случае метки ферментом, например, наблюдается катализированная цветная реакция. В случае отсутствия мутации фермент способен к специфическому расщеплению и метка удаляется, так что определяемый сигнал отсутствует. At the detection stage, the presence or absence of the label is analyzed. In the case of a DNA mutation, a detectable label occurs, and an appropriate reaction is observed depending on the type of label selected. In the case of a label with an enzyme, for example, a catalyzed color reaction is observed. In the absence of mutation, the enzyme is capable of specific cleavage and the label is removed, so that the detected signal is absent.
б) Наличие рестрикционного сайта в мутированной ДНК:
В случае возникновения мутации в интересующем участке ДНК создают рестрикционный сайт ДНК в соответствии с выбранным примером. При этом для специфического распознавания и расщепления сегмента ферментом достаточно точечной мутации. В последующей стадии промывания до проведения собственно обнаружения можно удалить рестриктазу, исходные продукты для ПЦР и в случае необходимости выделенные продукты ПЦР, содержащие обнаруживаемую метку.b) The presence of a restriction site in mutated DNA:
In the event of a mutation in the DNA region of interest, a DNA restriction site is created in accordance with the selected example. Moreover, for specific recognition and cleavage of a segment by an enzyme, a point mutation is sufficient. In the subsequent washing step, prior to the actual detection, the restriction enzyme, PCR starting products and, if necessary, isolated PCR products containing the detectable label can be removed.
На стадии обнаружения анализируют наличие или отсутствие метки. В случае мутации ДНК обнаруживаемая метка отсутствует, и реакции не происходит. В случае отсутствия мутации фермент не способен к специфическому расщеплению, и метка не удаляется, и, следовательно, получают определяемый сигнал. At the detection stage, the presence or absence of the label is analyzed. In the case of a DNA mutation, a detectable label is absent and no reaction occurs. In the absence of mutation, the enzyme is not capable of specific cleavage, and the label is not removed, and therefore, a detectable signal is obtained.
Изобретение ниже подробно поясняется чертежами, иллюстрирующими вышеописанный случай а) :
Схема 1 иллюстрирует первую последовательность стадий предлагаемого способа обнаружения. На фиг.1 изображена амплификация мишени с помощью меченых затравок. ПЦР проводят в пригодных для этого сосудах. На фиг.2 изображены маркированные метками продукты ПЦР. Один конец продуктов ПЦР имеет метку, служащую для последующего связывания с поверхностью носителя, а метка на другом их конце служит для обнаружения. Искомая последовательность, содержащая возможную мутацию, находится внутри пределов амплифицированных сегментов.The invention is explained in detail below with drawings illustrating the above case a):
На фиг.3 изображен процесс связывания сегментов благодаря первой метке; на фиг. 4 изображен процесс воздействия рестриктазой, для того чтобы установить, удален или нет рестрикционный сайт вследствие мутации. В случае наличия мутации, как изображено на фиг.5, рестрикционный сайт отсутствует и обнаруживаемые метки не удаляются. Наоборот, в случае отсутствия мутации фермент способен к расщеплению. Простой промывкой можно отделить сегмент, вследствие чего связанная часть сегмента не дает сигнала. Figure 3 shows the process of linking segments due to the first label; in FIG. 4 depicts the process of exposure to a restriction enzyme in order to determine whether or not a restriction site has been deleted due to a mutation. In the case of a mutation, as shown in figure 5, the restriction site is absent and the detected labels are not deleted. Conversely, in the absence of mutation, the enzyme is capable of cleavage. A simple flushing can separate the segment, so that the connected part of the segment does not give a signal.
Схема 2 иллюстрирует вторую последовательность стадий предлагаемого способа обнаружения. На фиг.1 показано, что часть первой затравки, служащей для связывания с поверхностью носителя, имеется в связанном виде уже до начала ПЦР. Вторая затравка, которую можно обнаружить, имеется в избытке в растворе. На фиг.2 изображено, что по окончании ПЦР ампликон, содержащий исследуемую последовательность, зафиксирован на поверхности носителя. На фиг. 3 изображено добавление рестриктазы, которая, как выше описано, способна к расщеплению последовательности дикого типа, но не мутированной последовательности. На фиг. 4 изображен результат произведенного обнаружения. После (не изображенной) стадии промывки обнаруживаемая метка в случае мутации еще имеется на зафиксированном сегменте. Однако в случае дикого типа не получают сигнала, так как в связи с присутствием рестрикционного сайта рестриктаза может расщепить несущий метку сегмент, который после отделения удаляется промывкой. Scheme 2 illustrates the second sequence of steps of the proposed detection method. Figure 1 shows that part of the first seed, which serves to bind to the surface of the carrier, is in a bound form even before the start of PCR. The second seed that can be detected is in excess in solution. Figure 2 shows that at the end of the PCR amplicon containing the test sequence is fixed on the surface of the carrier. In FIG. 3 depicts the addition of a restrictase, which, as described above, is capable of cleaving a wild-type sequence, but not a mutated sequence. In FIG. 4 shows the result of the detection. After the (not shown) washing step, a detectable label in the case of a mutation is still on the fixed segment. However, in the case of the wild-type, no signal is obtained, since, due to the presence of the restriction site, the restriction enzyme can cleave the label-bearing segment, which is removed by washing after separation.
Изобретение относится также к набору для проведения предлагаемого способа, отличающемуся тем, что он включает две меченые затравки и, кроме того, предпочтительно содержит дополнительные свободные нуклеотиды и одну полимеразу. The invention also relates to a kit for carrying out the proposed method, characterized in that it includes two labeled seeds and, in addition, preferably contains additional free nucleotides and one polymerase.
При этом первая затравка служит для связывания продуктов ПЦР с одним или более носителями, а вторая - для обнаружения мутаций, причем используемый носитель предпочтительно имеет активированную поверхность. In this case, the first seed serves to bind PCR products to one or more carriers, and the second to detect mutations, and the used carrier preferably has an activated surface.
По сравнению с уровнем техники предлагаемые способ и набор имеют следующие преимущества. Compared with the prior art, the proposed method and kit have the following advantages.
- Описанные формы выполнения изобретения позволяют сэкономить время. Преимуществами обладает особенно вторая форма выполнения изобретения, так как и ПЦР, и анализ ее продуктов осуществляют в одном сосуде. Благодаря этому отпадает необходимость в переносе проб пипеткой из одного сосуда в другой, что упрощает обращение с ними и исключает возникновения ошибок, связанных с подобными операциями. - The described forms of carrying out the invention can save time. The second embodiment of the invention has particular advantages, since both PCR and the analysis of its products are carried out in one vessel. Due to this, there is no need to transfer samples with a pipette from one vessel to another, which simplifies handling and eliminates the occurrence of errors associated with such operations.
- В зависимости от типа обнаруживаемой метки мутацию обнаруживают сразу после расщепления ДНК рестриктазой, а не по окончании гель-электрофореза. - Depending on the type of label detected, a mutation is detected immediately after digestion with a restriction enzyme, and not at the end of gel electrophoresis.
- В клинической практике тестирование часто связано с большим количеством проб. Поэтому процесс обработки проб по известному способу обнаружения мутаций, основанному на гель-электрофорезе, очень трудоемок. Так как предлагаемый способ можно осуществить полностью на микротитрационных планшетах, он обладает преимуществом одновременной обработки, например, 96 (или 384) проб. - In clinical practice, testing is often associated with a large number of samples. Therefore, the process of processing samples using a known method for detecting mutations, based on gel electrophoresis, is very laborious. Since the proposed method can be carried out completely on microtiter tablets, it has the advantage of simultaneously processing, for example, 96 (or 384) samples.
- В случае гель-электрофореза приходится работать с токсичными соединениями внедрения (интеркалатами) ДНК. Используя предлагаемый способ, можно полностью отказаться от применения этих соединений. - In the case of gel electrophoresis, one has to work with toxic DNA intercalation compounds (intercalates). Using the proposed method, you can completely abandon the use of these compounds.
Пример 1. Example 1
Мутация в человеческом факторе V считается ответственной за повышение опасности возникновения тромбоза, поскольку она ингибирует распад гликопротеина фактора V серинпротеазой АБС (активированный белок С). Человеческий фактор V представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 330 кДа, который вступает в специфическое взаимодействие с АБС и, как правило, расщепляется ею в определенном сайте последовательности - в случае человеческого белка за Аrg 506 (аргинином - 506-ой аминокислотой белка). При исследовании последовательности соответствующего гена было найдено, что, когда в сайте 1, 691 нуклеотидной последовательности G (гуанин) заменен А (аденином), существует повышенный риск возникновения тромбоза. Эта мутация приводит к тому, что в белке Аrg 506 (продукт нуклеотидной последовательности CGA) заменен глютамином (Gln) (продукт нуклеотидной последовательности САА) и, следовательно, уже не происходит вышеописанного расщепления протеазой. Для обнаружения этой мутации используют затравки, с помощью которых в рамках ПЦР удается скопировать участок гена, включающий соответствующую нуклеотидную последовательность. В результате получают, например, фрагменты длиной 267 пар оснований. Тогда в случае наличия гуанина в сайте 1, 691 обработкой рестриктазой MnlI получают три фрагмента длиной 67, 37 и 163 пар оснований соответственно, поскольку фермент благодаря своей специфичности по последовательностям способен к расщеплению фрагмента гена по двум сайтам (после 67 и далее после 37 пар оснований). В случае наличия мутации до аденина отпадает второй сайт расщепления. В результате наблюдаются только два продукта расщепления длиной 67 и 200 пар оснований соответственно, так как вследствие мутации последовательность настолько изменяется, что используемый фермент уже не может действовать. Обнаружение отдельных фрагментов гена осуществляют методом гель-электрофореза. Эта информация в основном известна из публикации R. М. Bertina и др., Mutation in blood coagulation factor V associated with resistance to activated protein C, Nature, 369, 1994, 64-67. A mutation in human factor V is considered to be responsible for increasing the risk of thrombosis, since it inhibits the breakdown of factor V glycoprotein by ABS serine protease (activated protein C). Human factor V is a glycoprotein with a molecular weight of 330 kDa, which interacts specifically with ABS and, as a rule, is cleaved by it in a certain sequence site - in the case of a human protein, after Arg 506 (arginine is the 506th amino acid of the protein). When examining the sequence of the corresponding gene, it was found that when at
Claims (12)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19721327.8 | 1997-05-21 | ||
| DE19721327 | 1997-05-21 | ||
| DE19739612 | 1997-09-09 | ||
| DE19739612.7 | 1997-09-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99127314A RU99127314A (en) | 2001-11-10 |
| RU2193069C2 true RU2193069C2 (en) | 2002-11-20 |
Family
ID=26036720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99127314/13A RU2193069C2 (en) | 1997-05-21 | 1997-09-10 | Method of detection of mutations of deoxyribonucleic acids using restrictases and kit for assay carrying out |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0983379A1 (en) |
| JP (1) | JP2001525678A (en) |
| AU (1) | AU737771B2 (en) |
| CA (1) | CA2290510A1 (en) |
| RU (1) | RU2193069C2 (en) |
| WO (1) | WO1998053098A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPR221400A0 (en) | 2000-12-20 | 2001-01-25 | Murdoch Childrens Research Institute, The | Diagnostic assay |
| ES2346881T3 (en) * | 2003-03-19 | 2010-10-21 | The University Of British Columbia | HIPLOTIPOS OF THE INHIBITOR OF THE PLASMINOGEN ACTIVATOR 1 (PAI-1) USEFUL AS PATIENT RESULT INDICATORS. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2249627A (en) * | 1990-04-30 | 1992-05-13 | Univ British Columbia | Method of establishing identity |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5118605A (en) * | 1984-10-16 | 1992-06-02 | Chiron Corporation | Polynucleotide determination with selectable cleavage sites |
| CA2143428A1 (en) * | 1993-07-09 | 1995-01-19 | Takanori Oka | Method of nucleic acid-differentiation and assay kit for nucleic acid-differentiation |
| CA2185902A1 (en) * | 1994-03-18 | 1995-09-28 | Federick Ausubel | Cleaved amplified rflp detection methods |
| FR2718461B1 (en) * | 1994-04-07 | 1996-05-15 | Cis Bio Int | Method for detecting a restriction site in a DNA sequence. |
| US5851770A (en) * | 1994-04-25 | 1998-12-22 | Variagenics, Inc. | Detection of mismatches by resolvase cleavage using a magnetic bead support |
| EP0843736B1 (en) * | 1995-05-11 | 1999-12-22 | Ulf Landegren | Detection of mismatches by resolvase cleavage on a solid support |
| US5753439A (en) * | 1995-05-19 | 1998-05-19 | Trustees Of Boston University | Nucleic acid detection methods |
-
1997
- 1997-09-10 CA CA002290510A patent/CA2290510A1/en not_active Abandoned
- 1997-09-10 RU RU99127314/13A patent/RU2193069C2/en not_active IP Right Cessation
- 1997-09-10 AU AU43022/97A patent/AU737771B2/en not_active Ceased
- 1997-09-10 EP EP97919050A patent/EP0983379A1/en not_active Withdrawn
- 1997-09-10 JP JP54983598A patent/JP2001525678A/en active Pending
- 1997-09-10 WO PCT/EP1997/004955 patent/WO1998053098A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2249627A (en) * | 1990-04-30 | 1992-05-13 | Univ British Columbia | Method of establishing identity |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Г.Маниатис и др. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. - М.: 1984, с.205-224. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0983379A1 (en) | 2000-03-08 |
| AU737771B2 (en) | 2001-08-30 |
| WO1998053098A1 (en) | 1998-11-26 |
| JP2001525678A (en) | 2001-12-11 |
| CA2290510A1 (en) | 1998-11-26 |
| AU4302297A (en) | 1998-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3738910B2 (en) | Hybridization-ligation analysis to detect specific nucleic acid sequences | |
| AU2008217678B9 (en) | Method and test kit for determining the amounts of target sequences and nucleotide variations therein | |
| US6428964B1 (en) | Method for alteration detection | |
| EP0664339A1 (en) | Method of discriminating nucleic acid and testing set for discriminating nucleic acid | |
| US20050214809A1 (en) | Real-time detection of nucleic acids and proteins | |
| JPH0343099A (en) | Assay of sequence utilizing multiplied gene | |
| CN116829735A (en) | Method for detecting target nucleic acid sequence | |
| JP2761159B2 (en) | Method for detecting complementary nucleic acid sequence and kit therefor | |
| JP3752466B2 (en) | Genetic testing method | |
| JP4425640B2 (en) | DNA-binding protein detection method | |
| US6270972B1 (en) | Kit for detecting nucleic acid sequences using competitive hybridization probes | |
| US20040110179A1 (en) | Method for alteration detection | |
| RU2193069C2 (en) | Method of detection of mutations of deoxyribonucleic acids using restrictases and kit for assay carrying out | |
| US6027879A (en) | Detection and isolation of nucleic acid sequences using a bifunctional hybridization probe | |
| JP4672234B2 (en) | Method and test kit for quantification of variation in polynucleotide content in a cell or tissue sample | |
| JP4871481B2 (en) | Methods for detecting and characterizing the activity of proteins involved in damage and DNA repair | |
| CA2441021C (en) | Method for alteration detection | |
| JP2003533994A5 (en) | ||
| US20090011944A1 (en) | Method and test kit for detecting nucleotide variations | |
| JP2002527080A (en) | Method for measuring transcription factor activity and its technical use | |
| RU2247781C2 (en) | Method for assay of mononucleotide changes in known nucleic acid sequences | |
| JP2001522243A (en) | Amplification-based mutation detection | |
| JP2002209584A (en) | Method for detecting nucleotide polymorphism | |
| JPS63137700A (en) | Measurement of nucleic acid | |
| JP2005160430A (en) | Method for inspection of gene sequence |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030911 |