JP2001516590A - Hybridization probe for distinguishing between Streptomycetes and Maduromycetes - Google Patents
Hybridization probe for distinguishing between Streptomycetes and MaduromycetesInfo
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Abstract
(57)【要約】 本発明は、マデュロマイセテス16S rRNA遺伝子の保存領域に相補的な特異的核酸プローブを使用してマデュロマイセテスおよびストレプトマイセテス分類群からの細菌間での識別を行なうための方法を提供する。該プローブは、サンプル中の16S rRNAをコードするDNAの迅速な検出を可能にし、アクチノマイセターレス(Actinomycetales)目内のマデュロマイセテスからストレプトマイセテスを識別する。該方法は高精度であり再現性がある。 (57) Abstract: The present invention provides for discrimination between bacteria from Maduromycetes and Streptomycetes taxa using specific nucleic acid probes complementary to conserved regions of the Maduromycetes 16S rRNA gene. To provide a way. The probe allows for the rapid detection of 16S rRNA-encoding DNA in a sample and distinguishes Streptomycetes from Maduromycetes within the order Actinomycetales. The method is accurate and reproducible.
Description
【0001】 (発明の分野) 本発明は、ストレプトマイセテス(streptomycetes)とマデュロマイセテス(
maduromycetes)とを特異的に識別する、マデュロマイセテスの成熟16Sリボソー
ムRNA(rRNA)をコードする領域に由来する核酸プローブに関する。本発明はま た、これらのプローブを使用するアッセイに関する。FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to streptomycetes (streptomycetes) and Maduromycetes (
maduromycetes), and a nucleic acid probe derived from a region encoding mature 16S ribosomal RNA (rRNA) of Maduromycetes. The present invention also relates to assays using these probes.
【0002】 (発明の背景) 過去10年の間に、微生物の同定は著しく進歩したが、それに用いる方法は依然
として労力を要し、高感度ではなく、特異的でない。これらの欠点の多くは、核
酸プローブを使用することにより克服することができる。ゲノムDNA、プラスミ ド、リボプローブまたは合成オリゴヌクレオチドよりなるこれらの核酸プローブ
は、生物学的サンプル中に存在するゲノムDNAまたは或るRNA種を標的としうる。
プローブとしては合成オリゴヌクレオチドを使用するのが一般に好ましい。なぜ
なら、オリゴヌクレオチドは、化学法により迅速に大量合成でき、長い貯蔵寿命
を有し、容易に精製され標識されるからである。BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Although the identification of microorganisms has progressed significantly during the past decade, the methods used therefor are still laborious, insensitive and not specific. Many of these disadvantages can be overcome by using nucleic acid probes. These nucleic acid probes, consisting of genomic DNA, plasmids, riboprobes or synthetic oligonucleotides, can target genomic DNA or certain RNA species present in a biological sample.
It is generally preferred to use synthetic oligonucleotides as probes. This is because oligonucleotides can be rapidly synthesized in large quantities by chemical methods, have a long shelf life, and are easily purified and labeled.
【0003】 天然微生物群集の構成を記載するための伝統的な方法には問題がある。なぜな
ら、それらの方法は高い経費および労力を要し、研究施設内で培養可能な微生物
の同定を可能にするにすぎないからである。自然界の微生物のうちで現在発見さ
れているものは20%未満であると一般に考えられており、微生物群集の構成を研
究するための培養非依存的な新規方法が必要とされている(Ward, D.M.ら, 1990
Nature, 345: 63-64)。共通であるが特徴的な細胞要素である16S rRNAの配列 が、この目的に既に使用されており、それは、自然群集における多数の未培養微
生物の存在を示している(Ward, D.M.ら, 前掲; Giovannoni, S.J.ら, 1990 Nat
ure, 345: 60-63; Barry T.ら, 1991, PCR Methods and Applications, Cold Sp
ring Harbour. pp 51-56; Mehling, A.ら, Microbiology, 141:2139-2147; およ
びRheims, H.ら, 1996, Microbiology, 142: 2863-2870)。[0003] Traditional methods for describing the composition of natural microbial communities are problematic. Because they are expensive and labor intensive, they only allow the identification of microorganisms that can be cultured in a research facility. It is generally believed that less than 20% of natural microorganisms are currently discovered, and new culture-independent methods for studying microbial community composition are needed (Ward, DM et al., 1990
Nature, 345: 63-64). A sequence of 16S rRNA, a common but distinctive cellular element, has already been used for this purpose, indicating the presence of a large number of uncultured microorganisms in natural communities (Ward, DM et al., Supra; Giovannoni, SJ et al., 1990 Nat
ure, 345: 60-63; Barry T. et al., 1991, PCR Methods and Applications, Cold Sp.
ring Harbor. pp 51-56; Mehling, A. et al., Microbiology, 141: 2139-2147; and Rheims, H. et al., 1996, Microbiology, 142: 2863-2870).
【0004】 多数の微生物に関して、種特異的プローブが既に記載されている。プローブの
開発には、16Sおよび23S rRNA遺伝子が非常に頻繁に使用される。なぜなら、記 載されている方法を用いて配列を容易に得ることができ、種特異的検出に使用可
能な可変領域がこれらの高度に保存された遺伝子内に存在することが公知だから
である。細菌の検出のための汎用(universal)プローブが公知である(例えば 、Giovannoni, S.J.ら, 1988, J.Bacteriol. 170: 720-726およびBarry, T.ら,
1991, 前掲)。[0004] For a number of microorganisms, species-specific probes have already been described. The 16S and 23S rRNA genes are very frequently used for probe development. This is because sequences can easily be obtained using the described methods, and it is known that variable regions that can be used for species-specific detection are present in these highly conserved genes. Universal probes for the detection of bacteria are known (eg, Giovannoni, SJ et al., 1988, J. Bacteriol. 170: 720-726 and Barry, T. et al.,
1991, supra).
【0005】 アクチノマイセテスは、分枝状、通常は非分断性の菌糸および無性胞子(気中
菌糸上に産生する)を形成する好気性グラム陽性細菌である。16S rRNA配列のデ
ータは、ストレプトマイセテスおよびマデュロマイセテスを含む少なくとも7群 における約37属を含有する非常に複雑なこの目の進化樹の構築を可能にした(Go
odfellow, M., 1989, “Suprageneric classification of Actinomycetes”, Be
rgey’s Manual of Systematic Bacteriology Vol. 4, WilliamsおよびWilkins
pp. 2333-2339)。[0005] Actinomycetes is an aerobic Gram-positive bacterium that forms branched, usually non-disruptive hyphae and asexual spores (produced on aerial hyphae). The 16S rRNA sequence data has allowed the construction of a very complex evolutionary tree of this order, containing about 37 genera in at least seven groups, including Streptomycetes and Maduromycetes (Go
odfellow, M., 1989, “Suprageneric classification of Actinomycetes”, Be
rgey's Manual of Systematic Bacteriology Vol. 4, Williams and Wilkins
pp. 2333-2339).
【0006】 天然分離株(特に、胞子の遊離前に気中菌糸を発生させる細菌)において見出
されるアクチノマイセテスの近縁群間での識別を行なうための簡便であるが有力
な方法に関しては、現在のところ当技術分野において言及されていない。マデュ
ロマイセテスとストレプトマイセテスとを識別しうる迅速かつ高精度のアッセイ
において使用可能な核酸プローブを得ることが望ましいであろう。A simple but powerful method for distinguishing between actinomycetes closely related groups found in natural isolates (particularly bacteria that develop aerial hyphae prior to release of spores) No mention in the art at present. It would be desirable to have a nucleic acid probe that can be used in a rapid and accurate assay that can distinguish between Maduromycetes and Streptomycetes.
【0007】 (発明の詳細な記載) 本発明は、マデュロマイセテス細菌の16S rRNAの部分をコードする核酸にはハ
イブリダイゼーション条件下でハイブリダイズし、ストレプトマイセテス細菌の
16S rRNAの部分をコードする核酸には同一ハイブリダイゼーション条件下でハイ
ブリダイズしない核酸プローブに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a nucleic acid encoding a portion of the 16S rRNA of a Maduromycetes bacterium, which hybridizes under hybridization conditions to a nucleic acid encoding a portion of a Streptomycetes bacterium.
The present invention relates to a nucleic acid probe that does not hybridize to a nucleic acid encoding a portion of 16S rRNA under the same hybridization conditions.
【0008】 本発明のもう1つの態様は、サンプル中のマデュロマイセテス細菌の存在を検 出するための方法であって、 a)該サンプルを核酸プローブ(該プローブは、マデュロマイセテス16S rRNA をコードする核酸にはハイブリダイズするが、ストレプトマイセテス16S rRNAを
コードする核酸にはハイブリダイズしない)と接触させ、 b)ハイブリダイゼーション条件に付し、 c)ハイブリダイゼーションが生じたか否かを判定することを含んでなる方法 である。[0008] Another embodiment of the invention is a method for detecting the presence of a Maduromycetes bacterium in a sample, the method comprising: a) using a nucleic acid probe (the probe comprises a Maduromycetes 16S rRNA); That hybridizes to the encoding nucleic acid, but does not hybridize to the nucleic acid encoding Streptomycetes 16S rRNA), b) subjected to hybridization conditions, and c) determines whether hybridization has occurred The method comprises:
【0009】 本発明の更にもう1つの態様は、細菌サンプル中でストレプトマイセテスから マデュロマイセテスを識別する方法であって、 a)細菌を溶菌させて細菌DNAを遊離させ、 b)該細菌DNAを抽出し、 c)CNB-ESPプローブの配列を含むプローブと該抽出DNAとをハイブリダイゼー ション条件下で接触させ、 d)該抽出DNAに対する該プローブのハイブリダイゼーションが生じたか否かを
判定することを含んでなる方法である。[0009] Yet another embodiment of the present invention is a method of distinguishing Maduromycetes from Streptomycetes in a bacterial sample, comprising: a) lysing the bacteria to release the bacterial DNA; C) bringing a probe containing the sequence of the CNB-ESP probe into contact with the extracted DNA under hybridization conditions; and d) determining whether hybridization of the probe to the extracted DNA has occurred. A method comprising:
【0010】 本発明のもう1つの実施形態は、成熟16S rRNA分子をコードするストレプトマ イセス・アンボファチエンス(Streptomyces ambofaciens)DNAの塩基対68〜90 に対応するマデュロマイセテス核酸を含む核酸配列に少なくとも90%相補的また
は相同である10〜250ヌクレオチド長のプローブを含んでなる、マデュロマイセ テス群からの細菌の検出のためのキットを含む。[0010] Another embodiment of the present invention provides a nucleic acid sequence comprising a Maduromycetes nucleic acid corresponding to base pairs 68-90 of Streptomyces ambofaciens DNA encoding a mature 16S rRNA molecule. A kit for the detection of bacteria from the Maduromycetes group, comprising a 10-250 nucleotide long probe that is at least 90% complementary or homologous.
【0011】 該キットは、試薬、組成物、説明書、使い捨て器具類(disposable hardware )および適当なパッケージを更に含んでいてもよい。[0011] The kit may further include reagents, compositions, instructions, disposable hardware and suitable packaging.
【0012】 本出願および請求の範囲の全体にわたり用いる「プローブ」なる語は、10〜25
0塩基対長の合成的または生物学的に得られた核酸を意味し、これは、標的核酸 配列に対する特異的かつ優先的なハイブリダイゼーションを所定条件下で可能に
する特定のヌクレオチド配列を含有し、検出のため及びアッセイの性能を向上さ
せるための部分を所望により含有していてもよい。一般には、特異性を満足に得
、安定なハイブリダイゼーション産物を形成させるためには、最低で10ヌクレオ
チドが必要であり、一般には、最高で250ヌクレオチドが、ミスマッチ配列およ び優先的ハイブリダイゼーションを決定するために反応パラメーターを容易に適
合させることができる長さの上限に相当する。プローブは、所望により、あるア
ッセイ条件下における適切または最適な機能に寄与する或る種の構築物を含有し
ていてもよい。例えば、ヌクレアーゼ分解に対するプローブの抵抗性を改善する
ために(例えば、末端キャップ化により)、あるいは検出リガンド(例えば、フ
ルオレセイン、32P、ビオチンなど)を保持させるために、あるいは固体支持体 に対するプローブの捕捉を促進させるために(例えば、ポリデオキシアデノシン
「テイル」)、プローブを修飾することができる。The term “probe” as used throughout the present application and claims is 10-25.
Means a synthetic or biologically obtained nucleic acid of 0 base pairs in length, which contains a specific nucleotide sequence that allows specific and preferential hybridization to a target nucleic acid sequence under defined conditions. , For detection and for enhancing the performance of the assay, if desired. Generally, a minimum of 10 nucleotides is required to achieve satisfactory specificity and to form a stable hybridization product, and generally a maximum of 250 nucleotides is required for mismatching and preferential hybridization. This corresponds to an upper limit on the length at which the reaction parameters can be easily adapted to determine. Probes may optionally contain certain constructs that contribute to proper or optimal function under certain assay conditions. For example, to improve the resistance of the probe to nuclease degradation (eg, by end capping), or to retain a detection ligand (eg, fluorescein, 32 P, biotin, etc.), or to allow the probe to bind to a solid support. Probes can be modified to facilitate capture (eg, polydeoxyadenosine “tail”).
【0013】 「優先的ハイブリダイゼーション」または「優先的にハイブリダイズする」は
、意図される標的核酸に対するハイブリダイゼーションが、同一条件下で非標的
核酸に対するハイブリダイゼーションから生じたいずれのハイブリダイゼーショ
ン反応産物よりも安定なハイブリダイゼーション反応産物を与えることを意味す
る。ハイブリダイゼーション反応産物の安定性を比較し、いずれが最も安定であ
るかを評価すること(すなわち、いずれが「優先的」に結合しているかを判定す
ること)は、当業者の技量の範囲内に十分に含まれる。“Preferential hybridization” or “preferentially hybridizes” means that hybridization to an intended target nucleic acid is greater than any hybridization reaction product resulting from hybridization to a non-target nucleic acid under the same conditions. Also means providing a stable hybridization reaction product. Comparing the stability of hybridization reaction products and assessing which is the most stable (ie, determining which are "preferentially" bound) is within the skill of the artisan. Fully included.
【0014】 「相同性」および「相同」なる語は、2以上の核酸配列間の類似性の度合を指 すものであり、生物間のいかなる系統的関連性をも示唆するものではない。類似
性の度合はパーセントで表される。すなわち、2つの配列間の90%の相同性は、 第1の配列の塩基の90%が第2の配列の塩基に対して同一にマッチすることを意味
する。The terms “homology” and “homology” refer to the degree of similarity between two or more nucleic acid sequences and do not imply any systematic relationship between the organisms. The degree of similarity is expressed as a percentage. That is, a 90% homology between the two sequences means that 90% of the bases in the first sequence match identically to the bases in the second sequence.
【0015】 「特異的」は、ヌクレオチド配列が所定の標的配列にはハイブリダイズするが
非標的配列には実質的にハイブリダイズしないことを意味する。“Specific” means that the nucleotide sequence hybridizes to a given target sequence but does not substantially hybridize to a non-target sequence.
【0016】 「特異的に識別(する)」は、プローブが、所定の標的配列には実質的にハイ
ブリダイズするが非標的配列には実質的にハイブリダイズしないことを意味する
。“Specifically discriminates” means that the probe substantially hybridizes to a given target sequence but does not substantially hybridize to a non-target sequence.
【0017】 「ハイブリダイゼーション」は、いずれの核酸塩基が互いに対合可能かに関す
る明らかな規則に従い、所定の反応条件下、部分的または完全に相補的な2つの 核酸鎖が逆平行で一緒になって、特異的かつ安定な水素結合により二本鎖核酸を
形成する過程である。“Hybridization” refers to the joining of two partially or completely complementary nucleic acid strands in antiparallel under defined reaction conditions, according to obvious rules about which nucleobases can pair with each other. Is a process of forming a double-stranded nucleic acid by specific and stable hydrogen bonding.
【0018】 「実質的なハイブリダイゼーション」は、結果の観察者が臨床場面において該
結果を陽性と判断する程度のハイブリダイゼーションの量が認められることを意
味する。「バックグラウンドノイズ」とみなされるデータは実質的なハイブリダ
イゼーションではない。“Substantial hybridization” means that an amount of hybridization is observed such that an observer of the result determines the result as positive in a clinical setting. Data considered "background noise" is not substantial hybridization.
【0019】 「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」は、約0.9モル濃度のNaC
lの塩溶液中、約35℃〜65℃を意味する。ストリンジェンシーは、ハイブリダイ ゼーション溶液中に存在するイオン種の濃度およびタイプならびにハイブリダイ
ゼーション温度のような反応パラメーターによっても影響されうる。一般に、安
定なハイブリッドを形成させたい場合には、ハイブリダイゼーション条件がスト
リンジェントになるにつれて、より長いプローブが好ましくなる。通例、ハイブ
リダイゼーションを行なう条件のストリンジェンシーが、使用する好ましいプロ
ーブの或る種の特性を決定するであろう。そのような関係は当業者に十分に理解
されており、容易に改変されうる。“Stringent hybridization conditions” include about 0.9 molar NaC
means about 35 ° C to 65 ° C in 1 salt solution. Stringency can also be affected by reaction parameters such as the concentration and type of ionic species present in the hybridization solution and the hybridization temperature. In general, longer probes are preferred as hybridization conditions become more stringent if stable hybrids are to be formed. Typically, the stringency of the conditions under which the hybridization is performed will determine certain characteristics of the preferred probe used. Such a relationship is well understood by those skilled in the art and can be readily modified.
【0020】 同定目的のためにプローブを設計する場合には、該プローブは、必要に応じて
特異的であり(すなわち、それは、望ましくない核酸に対して交差反応しない)
、高感度である(すなわち、検出する生物の、すべてではなくてもほとんどの株
が、該プローブと反応する)ことが好ましい。したがって、好ましい標的配列は
、以下の特性を有するべきである: a)該配列は、関心のある微生物の各株のゲノム内に存在すべきである;およ び b)該配列の進化的多様性(evolutionary diversity)に関しては、一方にお いては、密接に関連した他の種から該種を識別しうるのに十分な配列多様性が存
在し、他方においては、使用するプローブを使用して関心のある株を検出しうる
のに十分な配列保存性が存在する。When designing a probe for identification purposes, the probe is optionally specific (ie, it does not cross-react with undesired nucleic acids).
Preferably, it is highly sensitive (ie most, if not all, of the organisms to be detected react with the probe). Therefore, a preferred target sequence should have the following properties: a) the sequence should be present in the genome of each strain of the microorganism of interest; and b) the evolutionary diversity of the sequence With regard to evolutionary diversity, on the one hand, there is sufficient sequence diversity to be able to distinguish the species from other closely related species, while on the other hand, using the probes used, There is sufficient sequence conservation to be able to detect the strain of interest.
【0021】 データベース中に存在するマデュロマイセテスおよびストレプトマイセテスの
16S rDNA配列の比較およびアライメントは、アクチノマイセテスのすべての16S
rDNA中に出現するいわゆる可変領域の存在を証明しただけでなく、ストレプトマ
イセス(Streptomyces)と同等の配列に対する相同性が低いと考えられるアクチ
ノマデュラ(Actinomadura)16S rDNA内の特定領域の同定を可能にした。UWGCG パッケージ(Version 9.0, 1996年12月)およびEdit-View 1.0 DNAシークエンサ
ー ビューアー(Applied Biosystems)からのプログラムを使用して、配列の比 較および分析を行なった。16S rDNA配列は、NCBI Genbankデータベースから得た
。[0021] The Maduromycetes and Streptomycetes present in the database
Comparison and alignment of 16S rDNA sequences is performed on all 16S of Actinomycetes.
In addition to proving the existence of so-called variable regions that appear in rDNA, it is possible to identify specific regions in Actinomadura 16S rDNA that are considered to have low homology to sequences equivalent to Streptomyces (Streptomyces) I made it. Sequence comparison and analysis were performed using the UWGCG package (Version 9.0, December 1996) and programs from the Edit-View 1.0 DNA Sequencer Viewer (Applied Biosystems). The 16S rDNA sequence was obtained from the NCBI Genbank database.
【0022】 配列の比較の結果、2つのプライマーを設計した。第1のプライマーはNVR1(5 ’CAC GGA GAG TTT GAT CCT GGC 3’)(配列番号1)と称され、これは、成熟16
S rRNAをコードするストレプトマイセス・アンボファシエンス(Streptomyces a
mbofaciens)DNAからの塩基対2〜12である(Pernodet, J-L.ら, 1989, Gene, 79
: 33-46)。第2のプライマーはSOR(5’GTA TTA GAC CCA GTT TCC CGG GC 3’)
(配列番号2)と称され、これは、成熟16S rRNAをコードするストレプトマイセ ス・アンボファシエンス(Streptomyces ambofaciens)DNAからの塩基対144〜17
6に対応するマデュロマイセテスDNAである(Pernodet, 1989, 前掲)。これらは
共に、本発明の好ましいプローブを得るためにDNA領域を増幅するためのポリメ ラーゼ連鎖反応技術においてプライマーとして使用することができる。公知PCR 技術(例えば、米国特許第4,683,202号および第4,683,195号に記載のもの)を用
いて、大量の該プローブを得ることができる。As a result of the sequence comparison, two primers were designed. The first primer was called NVR1 (5 'CAC GGA GAG TTT GAT CCT GGC 3') (SEQ ID NO: 1), which
Streptomyces ambofaciens encoding S rRNA (Streptomyces a
mbofaciens) base pairs 2-12 from DNA (Pernodet, JL. et al., 1989, Gene, 79
: 33-46). The second primer is SOR (5'GTA TTA GAC CCA GTT TCC CGG GC 3 ')
(SEQ ID NO: 2), which is base pairs 144-17 from Streptomyces ambofaciens DNA encoding mature 16S rRNA.
This is Maduromycetes DNA corresponding to No. 6 (Pernodet, 1989, supra). Both of these can be used as primers in the polymerase chain reaction technique for amplifying a DNA region to obtain the preferred probes of the present invention. Large quantities of the probe can be obtained using known PCR techniques (eg, those described in US Pat. Nos. 4,683,202 and 4,683,195).
【0023】 好ましいプローブであるCNB-ESPは、該16S rRNA分子の高度可変領域から誘導 した。それは、配列5’GAA AGG CCC TTC GGG GGT ACT CG 3’(配列番号3)を含
み、これは、成熟16S rRNAをコードするストレプトマイセス・アンボファシエン
ス(Streptomyces ambofaciens)DNAからの塩基対68〜90に対応するマデュロマ イセテスDNAである。本発明では、CNB-ESPの長さを増加または減少させることに
より、CNB-ESPに類似したプローブを作製することができる。より長いプローブ の場合には、追加的ヌクレオチド(3’または5’)が、成熟16S rRNAをコードす
る対応ストレプトマイセス・アンボファシエンス(Streptomyces ambofaciens)
DNAのヌクレオチドであることが好ましい。A preferred probe, CNB-ESP, was derived from the hypervariable region of the 16S rRNA molecule. It contains the sequence 5 'GAA AGG CCC TTC GGG GGT ACT CG 3' (SEQ ID NO: 3), which contains 68-bp base pairs from Streptomyces ambofaciens DNA encoding mature 16S rRNA. It is Maduroma Isetes DNA corresponding to 90. In the present invention, a probe similar to CNB-ESP can be produced by increasing or decreasing the length of CNB-ESP. In the case of longer probes, the additional nucleotides (3 'or 5') are replaced by the corresponding Streptomyces ambofaciens encoding the mature 16S rRNA.
It is preferably a nucleotide of DNA.
【0024】 本発明の1つの実施形態は、CNB-ESPと称される核酸であり、これは、マデュロ
マイセテス群からの細菌の16S rRNA分子の成熟部分をコードする染色体DNAに対 する特異的結合をもたらし、密接に関連したストレプトマイセテス分類群に属す
る細菌からの同等の染色体領域には実質的にハイブリダイズしない。One embodiment of the present invention is a nucleic acid designated CNB-ESP, which is specific for chromosomal DNA encoding the mature part of a bacterial 16S rRNA molecule from the Maduromycetes group. It results in binding and does not substantially hybridize to equivalent chromosomal regions from bacteria belonging to the closely related Streptomycetes taxon.
【0025】 本発明の好ましいプローブは、一般には、少なくとも約23ヌクレオチド〜約16
6ヌクレオチド(該16S rRNAをコードする遺伝子の前駆体領域+成熟領域+調節 領域のヌクレオチドの最大数)を含有する。より好ましくは、該プローブは、23
ヌクレオチド長のCNB-ESPプローブにハイブリダイズするDNA配列を含むDNA断片 のPCR増幅から生じた約23〜約166ヌクレオチドを含有する。Preferred probes of the present invention generally have at least about 23 nucleotides to about 16 nucleotides.
Contains 6 nucleotides (precursor region + mature region + maximum number of regulatory region nucleotides of the gene encoding the 16S rRNA). More preferably, the probe comprises 23
It contains about 23 to about 166 nucleotides resulting from PCR amplification of a DNA fragment containing a DNA sequence that hybridizes to a nucleotide-long CNB-ESP probe.
【0026】 特に好ましいプローブを図1に示す。A particularly preferred probe is shown in FIG.
【0027】 本発明はまた、マデュロマイセテス由来の成熟16S rRNAをコードする染色体DN
A領域の配列にハイブリダイズするには十分に相補的であるが、細菌バシラス・ サチリス(Bacillus subtilis)などの遠縁グラム陽性細菌由来の同等の領域に ハイブリダイズするには十分に相補的でないオリゴヌクレオチドを使用するハイ
ブリダイゼーションアッセイにおいて使用するためのプローブに関する。[0027] The present invention also provides a chromosomal DN encoding a mature 16S rRNA from Maduromycetes.
Oligonucleotides that are sufficiently complementary to hybridize to the sequence in the A region but not sufficiently complementary to hybridize to equivalent regions from distantly related Gram-positive bacteria such as the bacterium Bacillus subtilis For probes for use in hybridization assays using
【0028】 本発明における特に好ましいアッセイは、サザンブロットである。サザンブロ
ットアッセイに使用しうる1つのプローブは、NVR1およびSORの2つのプライマー を使用して得られるDNA断片のPCR増幅により得られる約23〜166bp長である。サ ザンブロットまたはドットブロットアッセイは、よく知られた方法を用いて行な
うことができる。一般に、それは、ニトロセルロース、ナイロンまたは商業的に
容易に入手可能な他の誘導体化膜などのフィルター上に標的核酸または核酸集団
を固定化する工程を含む。ついで該固定化核酸を、所定のストリンジェンシー条
件下、関心のあるプローブに対するハイブリダイゼーションに関して試験する。
ストリンジェントな条件下、該標的に対して、より高い相同性を有するヌクレオ
チド配列を有するプローブは、より低い相同性を有する配列を有するプローブよ
り高いレベルのハイブリダイゼーションを示すであろう。ハイブリダイゼーショ
ンは多数の方法で検出することができる。例えば、該プローブは、通常のポリヌ
クレオチドキナーゼ反応により該オリゴヌクレオチドの5’末端に32P-リン部分 を付加することにより同位体標識することができる。ハイブリダイゼーションが
生じた後、ハイブリダイズしていないプローブを洗浄により除去する。該フィル
ターをx線フィルムにさらし、ハイブリダイゼーションシグナルの強度を評価す る。A particularly preferred assay in the present invention is a Southern blot. One probe that can be used for Southern blot assays is approximately 23-166 bp in length obtained by PCR amplification of a DNA fragment obtained using two primers, NVR1 and SOR. Southern blot or dot blot assays can be performed using well-known methods. Generally, it involves immobilizing the target nucleic acid or nucleic acid population on a filter such as nitrocellulose, nylon or other commercially available derivatized membrane. The immobilized nucleic acid is then tested for hybridization to the probe of interest under defined stringency conditions.
Under stringent conditions, probes with nucleotide sequences having higher homology to the target will show higher levels of hybridization than probes with sequences having lower homology. Hybridization can be detected in a number of ways. For example, the probe can be isotopically labeled by adding a 32 P-phosphorus moiety to the 5 ′ end of the oligonucleotide by a conventional polynucleotide kinase reaction. After hybridization has occurred, unhybridized probe is removed by washing. The filter is exposed to x-ray film and the intensity of the hybridization signal is evaluated.
【0029】 本発明のプローブは、商業的に入手可能な方法および装置を用いて化学合成す
ることができる。例えば、固相ホスホルアミジット法を用いて、15〜30ヌクレオ
チド長の短いオリゴヌクレオチドを得ることができる。本発明では、Applied Bi
osystems DNA Synthesizersのいずれかを使用し、該業者により供給される試薬 を使用して、短いDNAオリゴヌクレオチドを化学合成することが好ましい。該化 学合成オリゴヌクレオチドはBoehringer Mannheimから入手した。The probes of the present invention can be chemically synthesized using commercially available methods and equipment. For example, short oligonucleotides 15-30 nucleotides in length can be obtained using the solid phase phosphoramidite method. In the present invention, Applied Bi
It is preferred to chemically synthesize short DNA oligonucleotides using any of the osystems DNA Synthesizers and reagents supplied by the supplier. The chemically synthesized oligonucleotide was obtained from Boehringer Mannheim.
【0030】 本発明のプローブにより検出されうるマデュロマイセテス株はATCCコレクショ
ンから得ることが可能であり、それらを以下の表に挙げる。The Maduromycetes strains that can be detected by the probes of the present invention can be obtained from the ATCC collection and are listed in the table below.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】 本発明では、以下のストレプトマイセテス株を使用することができる:ストレ
プトマイセス・アンボファシエンス(Streptomyces ambofaciens)、エス・アン
ティバイオティカス(S. antibioticus)、エス・シンナモネンシス(S. cinnam
onensis)、エス・ケリコロール(S. coelicolor)A3(2)、エス・フラジエ(S.
fradiae)、エス・リビダンス(S. lividans)TK21、エス・ナタリエンシス(S.
nataliensis)、エス・ピウセチウス(S. peucetius)、エス・ビオラセンス(
S violascens)およびストレプトマイセス・スピーシーズ(Streptomyces sp.)
。In the present invention, the following Streptomyces strains can be used: Streptomyces ambofaciens, S. antibioticus, S. cinnamonensis. cinnam
onensis), S. coelicolor (S. coelicolor) A3 (2), S. fragier (S.
fradiae), S. lividans TK21, S. Nataliensis (S.
nataliensis), S. peucetius, S. violasens
S violascens) and Streptomyces sp.
.
【0033】 本発明に関連した細菌の増殖および操作および一般的なDNA操作に用いる方法 は、文献記載のとおりである(Hopwoodら, 1985, Genetic Manipulation of Str
eptomyces. A Laboratory Mannual. John Innes Foundation Norwich;およびSam
brookら, 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbo
r Laboratory Press. Cold Spring Harbor, New York)。DNAの抽出のために、 細菌を、ATCCが推奨している温度にてLBまたはYEME培地内で増殖させた。トウモ
ロコシに関する記載(Dellaportaら, 1985, “Maize DNA Miniprep”. Molecula
r Biology of Plants- a Laboratory Course Mannual. Cold Spring Harbor, N.
Y. Cold Spring Harbor Laboratory, N.Y. USA. pp. 36-37)をストレプトマイ セス(Streptomyces)に応用して(Mehlingら. 1995, Microbiology, 141:2139-
2147)、後期指数期で増殖中の培養から染色体DNAを精製した。The methods used for the growth and manipulation of bacteria and general DNA manipulations in connection with the present invention are as described in the literature (Hopwood et al., 1985, Genetic Manipulation of Str.).
eptomyces. A Laboratory Mannual. John Innes Foundation Norwich; and Sam
brook et al., 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbo
r Laboratory Press. Cold Spring Harbor, New York). For DNA extraction, bacteria were grown in LB or YEME medium at the temperature recommended by the ATCC. Description of corn (Dellaporta et al., 1985, “Maize DNA Miniprep”. Molecula
r Biology of Plants- a Laboratory Course Mannual.Cold Spring Harbor, N.
Y. Cold Spring Harbor Laboratory, NY USA. Pp. 36-37) applied to Streptomyces (Mehling et al. 1995, Microbiology, 141: 2139-).
2147), Chromosomal DNA was purified from cultures growing in late exponential phase.
【0034】 以下の非限定的な実施例により、本発明を更に例示する。The following non-limiting examples further illustrate the present invention.
【0035】 実施例1 ゲノムDNAのサザン分析によるストレプトマイセテスとマデュロマイセテスと の識別 ストレプトマイセテスとマデュロマイセテスとを識別するためのCNB-ESPプロ ーブの有用性を立証するために、細菌株を得、中期対数期まで増殖させた。ゲノ
ムDNAを以下のとおりに調製した。約0.5〜1.0gの菌糸を、ガラスビーズ(3mm径 )を含有する2mlの溶菌バッファー(NaCl 0.1 M、EDTA 50mM、pH8.0)に再懸濁 し、該懸濁液を2分間ボルテックスし、ついで2mlの溶菌バッファー+10〜15mgの
リゾチームおよび50mg ml-1のRNアーゼ(DNアーゼを含まない)を加えた。該懸 濁液を37℃で30〜80分間インキュベートした。400mlの10% SDS(w/v)を加えた
後、該溶液を37℃で15分間インキュベートした。該ガラスビーズを除去し、該DN
Aを1容量のフェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール(25:24:1)で4回お
よび1容量のクロロホルムで更に1回抽出した。該抽出DNAをエタノールで沈殿さ せ、乾燥させ、500mlの蒸留水に再懸濁した。Example 1Streptomycetes and Maduromycetes by Southern analysis of genomic DNA Identification To demonstrate the utility of the CNB-ESP probe to distinguish between Streptomycetes and Maduromycetes, bacterial strains were obtained and grown to mid-log phase. Geno
DNA was prepared as follows. About 0.5-1.0 g of mycelium was resuspended in 2 ml of lysis buffer (0.1 M NaCl, 50 mM EDTA, pH 8.0) containing glass beads (3 mm diameter), and the suspension was vortexed for 2 minutes. Then 2 ml lysis buffer + 10-15 mg
Lysozyme and 50mg ml-1RNase (without DNase) was added. The suspension was incubated at 37 ° C for 30-80 minutes. 400 ml of 10% SDS (w / v) was added
Subsequently, the solution was incubated at 37 ° C. for 15 minutes. The glass beads are removed and the DN
Apply A four times with one volume of phenol / chloroform / isoamyl alcohol (25: 24: 1).
And extracted once more with one volume of chloroform. The extracted DNA was precipitated with ethanol, dried and resuspended in 500 ml of distilled water.
【0036】 各株から抽出した20mgの染色体DNAを、供給業者(Boehringer Mannheim)が推
奨しているとおりにそれぞれのバッファー中で37℃で16時間インキュベートする
ことにより50単位のエンドヌクレアーゼBamHIまたはPstIで制限処理し、該サン プルを0.8%アガロースゲル中の電気泳動により分画した。該分画DNA断片を、16
時間の毛管トランスファーによりHybond N+メンブレン(Amersham, plc.)にト ランスファーした。ついで、該固体支持体に固定化されたDNAを、5 x SSC、5 x デンハルト液および0.5% SDSを含有するハイブリダイゼーションバッファーで 洗浄し、同じバッファー中で10pmolの放射能標識CNB-ESPプローブに45℃で16時 間ハイブリダイズさせた。ついで該固体支持体を、該ハイブリダイゼーション温
度で1 x SSC(0.15M NaCl+0.015Mクエン酸ナトリウム、pH7.2)および0.5% SDS
で3回洗浄した。ついで該固体支持体を-70℃でX線フィルムにさらし、ついで現 像した。20 mg of chromosomal DNA extracted from each strain is incubated with 50 units of the endonuclease BamHI or PstI by incubating for 16 hours at 37 ° C. in the respective buffer as recommended by the supplier (Boehringer Mannheim). After restriction, the sample was fractionated by electrophoresis in a 0.8% agarose gel. The fractionated DNA fragment was
Transfer to a Hybond N + membrane (Amersham, plc.) By time capillary transfer. Subsequently, the DNA immobilized on the solid support was washed with a hybridization buffer containing 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution and 0.5% SDS, and 10 pmol of the radiolabeled CNB-ESP probe was added in the same buffer. Hybridization was performed at 45 ° C for 16 hours. The solid support was then washed at this hybridization temperature with 1 x SSC (0.15 M NaCl + 0.015 M sodium citrate, pH 7.2) and 0.5% SDS.
Was washed three times. The solid support was then exposed to an X-ray film at -70 ° C and imaged.
【0037】 該プローブは、前記の表に挙げたマデュロマイセテス株のすべてにハイブリダ
イズしたが、前記ストレプトマイセス(Streptomyces)株にはハイブリダイズし
なかった。予想どおり、該プローブはまた、陰性対照として担持させた遠縁細菌
バシラス・サチリス(Bacillus subtilis)由来の低いG+C含量のゲノムDNAに対 しては陰性結果を与えた。得られた結果は、CNB-ESPがゲノムDNAに対するハイブ
リダイゼーションにおいてマデュロマイセテスとストレプトマイセテスとを識別
しうることを示している。The probe hybridized to all of the Maduromycetes strains listed in the table above, but did not hybridize to the Streptomyces strain. As expected, the probe also gave a negative result for low G + C content genomic DNA from the distant relative Bacillus subtilis, which was carried as a negative control. The results obtained indicate that CNB-ESP can discriminate between Maduromycetes and Streptomycetes in hybridization to genomic DNA.
【0038】 実施例2 PCR増幅DNAのサザン分析によるストレプトマイセテスとマデュロマイセテスと の識別 実施例1で使用したすべての株からの染色体DNAを、記載されているとおりに抽
出し、プライマーNVR1(5’-CAC GGA GAG TTT GAT CCT GGC 3’(配列番号1))
およびSOR(5’-GTA TTA GAC CCA GTT TCC CGG GC 3’(配列番号2))を使用す
るPCR増幅に該抽出DNAを使用した。16.6mM (NH4)2SO4、67mM Tris-HCl (pH8.8) 、0.1% Tween-20および1mM MgCl2を含有する最終反応容量100mlのインキュベー ションバッファー中、約0.5〜1.0mgのゲノムDNA鋳型を280ngの各プライマーと共
に使用した。95℃(5分間)のインキュベーション、ついで1単位のEcoTaqポリメ
ラーゼ(Ecogen)の存在下での95℃(1分間)、55℃(1分間)および72℃(1分 間)のインキュベーションの30サイクル、および72℃で10分間の最終伸長サイク
ルにより、自動サーモサイクラー中で増幅を行なった。Example 2Streptomycetes and Maduromycetes by Southern analysis of PCR amplified DNA Identification Chromosomal DNA from all strains used in Example 1 was extracted as described.
And primer NVR1 (5'-CAC GGA GAG TTT GAT CCT GGC 3 '(SEQ ID NO: 1))
And SOR (5'-GTA TTA GAC CCA GTT TCC CGG GC 3 '(SEQ ID NO: 2))
The extracted DNA was used for PCR amplification. 16.6mM (NHFour)TwoSOFour, 67 mM Tris-HCl (pH8.8), 0.1% Tween-20 and 1 mM MgClTwoApproximately 0.5-1.0 mg of genomic DNA template with 280 ng of each primer in a final reaction volume of 100 ml of incubation buffer containing
Used for Incubation at 95 ° C (5 minutes) followed by 1 unit of EcoTaq polymer
30 cycles of incubation at 95 ° C (1 minute), 55 ° C (1 minute) and 72 ° C (1 minute) in the presence of Rase (Ecogen), and a final extension cycle at 72 ° C for 10 minutes.
The amplification was performed in an automatic thermocycler.
【0039】 得られた約166bp長の増幅DNA断片を、1.5%アガロースゲル中の電気泳動によ り分画した。該分画DNA断片を、16時間の毛管トランスファーによりHybond N+メ
ンブレン(Amersham, plc.)にトランスファーした。ついで、該固体支持体に固
定化されたDNAを、5 x SSC、5 xデンハルト液および0.5% SDSを含有するハイブ
リダイゼーションバッファーで洗浄し、同じバッファー中で10pmolの放射能標識
CNB-ESPプローブに45℃で16時間ハイブリダイズさせた。ついで該固体支持体を 、該ハイブリダイゼーション温度で1 x SSC(0.15M NaCl+0.015Mクエン酸ナト リウム、pH7.2)および0.5% SDSで3回洗浄した。ついで該固体支持体を-70℃でX
線フィルムにさらし、ついで現像した。The obtained amplified DNA fragment having a length of about 166 bp was fractionated by electrophoresis in a 1.5% agarose gel. The fractionated DNA fragment was transferred to Hybond N + membrane (Amersham, plc.) By capillary transfer for 16 hours. Subsequently, the DNA immobilized on the solid support is washed with a hybridization buffer containing 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution and 0.5% SDS, and 10 pmol of radioactively labeled in the same buffer.
The CNB-ESP probe was hybridized at 45 ° C. for 16 hours. The solid support was then washed three times at the hybridization temperature with 1 x SSC (0.15 M NaCl + 0.015 M sodium citrate, pH 7.2) and 0.5% SDS. The solid support is then X-treated at -70 ° C.
Exposure to linear film and subsequent development.
【0040】 該プローブは、前記の表に挙げたマデュロマイセテス株のすべてに由来する約
166bp長のPCR増幅断片のすべてにハイブリダイズしたが、前記ストレプトマイセ
ス(Streptomyces)株にはハイブリダイズしなかった。得られた結果は、CNB-ES
PがゲノムDNAに対するハイブリダイゼーションにおいてマデュロマイセテスとス
トレプトマイセテスとを識別しうることを示している。The probes were derived from all of the Maduromycetes strains listed in the table above.
It hybridized to all of the 166 bp PCR amplified fragments, but did not hybridize to the Streptomyces strain. The obtained results were obtained from CNB-ES
P shows that P can discriminate between Maduromycetes and Streptomycetes in hybridization to genomic DNA.
【配列表】 [Sequence list]
【図1】 図1は、本発明の特に好ましいプローブである。FIG. 1 is a particularly preferred probe of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),CA,JP,U S (72)発明者 メジヤド,ラフアエル・ペ スペイン国、エ−28049・マドリード、カ ンプス・デ・カント・ブランコ、セント ロ・ナシオナル・デ・ビオテクノロヒア (セ・エセ・イ・セ)(番地なし) (72)発明者 パロ,ビクトル スペイン国、エ−28049・マドリード、カ ンプス・デ・カント・ブランコ、セント ロ・ナシオナル・デ・ビオテクノロヒア (セ・エセ・イ・セ)(番地なし) (72)発明者 ロドリゲス,ビセンテ スペイン国、エ−28049・マドリード、カ ンプス・デ・カント・ブランコ、セント ロ・ナシオナル・デ・ビオテクノロヒア (セ・エセ・イ・セ)(番地なし) Fターム(参考) 4B063 QA01 QA18 QQ06 QQ42 QQ43 QR32 QR56 QR62 QS25 QS34 QX07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), CA, JP, US (72) Inventor Mézillado, Lahua El Pé Spain, E-28049 Madrid, Camps de Canto Branco, Centro Nacional de Biotechnolohia (Se Esse) (I-Se) (No address) (72) Inventor Paro, Victor Spain, E-28049 Madrid, Camps de Canto Blanco, Centro Nacional de Biotechnolohia (Se Ese (Lee Se) (No address) (72) Inventor Rodriguez, Vicente Spain, A-28049 Madrid Do, Camps de Canto Branco, Centro Nacional de Biotechnolohia (Se Ese I Se) (No address) F-term (reference) 4B063 QA01 QA18 QQ06 QQ42 QQ43 QR32 QR56 QR62 QS25 QS34 QX07
Claims (12)
にはハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズし、ストレプトマイセテス
細菌の16S rRNAの部分をコードする核酸には同一ハイブリダイゼーション条件下
でハイブリダイズしない核酸プローブ。1. A nucleic acid encoding a 16S rRNA portion of a Maduromycetes bacterium hybridizes under hybridization conditions to a nucleic acid encoding a portion thereof, and a nucleic acid encoding a 16S rRNA portion of a Streptomycetes bacterium under the same hybridization conditions. Non-hybridizing nucleic acid probe.
ァシエンス(Streptomycetes ambofaciens)DNAの塩基対68〜90対応するマデュ ロマイセテス核酸を含む核酸配列に少なくとも90%相補的または相同である、請
求項3に記載のプローブ。4. A nucleic acid sequence comprising at least 90% complementary or homologous to a nucleic acid sequence comprising a Maduromycetes nucleic acid corresponding to 68-90 base pairs of Streptomycetes ambofaciens DNA encoding mature 16S rRNA. Item 4. The probe according to Item 3.
む、請求項3に記載のプローブ。5. The probe according to claim 3, comprising 5 ′ GAA AGG CCC TTC GGG GGT ACT CG 3 ′ (SEQ ID NO: 3).
の方法であって、 a)該サンプルを核酸プローブ(該プローブは、マデュロマイセテス16S rRNA をコードする核酸にはハイブリダイズするが、ストレプトマイセテス16S rRNAを
コードする核酸にはハイブリダイズしない)と接触させ、 b)ハイブリダイゼーション条件に付し、 c)ハイブリダイゼーションが生じたか否かを判定することを含んでなる方法 。7. A method for detecting the presence of a Maduromycetes bacterium in a sample, the method comprising: a) binding the sample to a nucleic acid probe (the probe hybridizes to a nucleic acid encoding Maduromycetes 16S rRNA). But does not hybridize to the nucleic acid encoding Streptomycetes 16S rRNA), b) subjecting to hybridization conditions, and c) determining whether hybridization has occurred.
リダイゼーション条件である、請求項9に記載の方法。10. The method according to claim 9, wherein the hybridization conditions are stringent hybridization conditions.
テス細菌とを識別する方法であって、 a)推定されるマデュロマイセテスおよび/またはストレプトマイセス細菌由 来の核酸を固定化し、 b)該固定化核酸をプローブ(該プローブは、マデュロマイセテス16S rRNAを コードする核酸にはハイブリダイズするが、ストレプトマイセテス16S rRNAをコ
ードする核酸にはハイブリダイズせず、該プローブは標識されている)と接触さ
せ、 c)ハイブリダイゼーション条件に付し、 d)マデュロマイセテス核酸に対する該プローブのハイブリダイゼーションを 検出することを含んでなる方法。11. A method for distinguishing between Maduromycetes bacteria and Streptomyces bacteria in a sample, comprising: a) immobilizing a nucleic acid derived from a putative Maduromycetes bacteria and / or Streptomyces bacteria; The probe is labeled with the immobilized nucleic acid. The probe hybridizes to a nucleic acid encoding Maduromycetes 16S rRNA, but does not hybridize to a nucleic acid encoding Streptomycetes 16S rRNA. C) subjecting to hybridization conditions; and d) detecting hybridization of the probe to Maduromycetes nucleic acid.
166bpの増幅産物を含む核酸、および c)図1に示す核酸 よりなる群から選ばれる核酸を含む、請求項11に記載の方法。12. The probe was obtained by PCR amplification using: a) a nucleic acid comprising SEQ ID NO: 3; b) a primer comprising SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2.
12. The method according to claim 11, comprising a nucleic acid comprising a 166 bp amplification product, and c) a nucleic acid selected from the group consisting of the nucleic acids shown in FIG.
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