修飾DNAを切断するための組成物、方法および関連する使用
修飾DNAの切断に関連する組成物、方法および関連する使用が提供される。例えば、大型DNAの酵素による切断によって得ることができる、少なくとも50%が類似のサイズであり、中心に位置する修飾ヌクレオチドを有するDNA断片セットが記載されている。さらに、DNA中で修飾ヌクレオチドを認識し、修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離である部位でDNAを切断する1種以上の酵素を含む酵素調製物が提供される。1種以上の酵素は、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とする。関連する使用には、メチロームの創出、修飾ヌクレオチドを含むDNA断片を精製するための方法および診断適用が含まれる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
メチルトランスフェラーゼと関連するDNA切断酵素は、原核生物のゲノム中に広く存在する。DNA切断酵素は、通常、規定の部位でDNAを切断することにより、侵入するDNA(例えば、バクテリオファージ)から宿主細胞を防御する制限エンドヌクレアーゼ、該制限エンドヌクレアーゼ部位内の特定の塩基をメチル化することによって宿主DNAが分解されるのを防ぐDNAメチルトランスフェラーゼからなる(Robertsら、Nucleic Acids Res 35巻:D269−270(2007年))。そのため、これらの制限エンドヌクレアーゼは、メチル化感受性と呼ばれる。
【0002】
原核生物およびファージDNA内の修飾塩基は、ゲノムを制限エンドヌクレアーゼによる切断から防御する上である役割を果たし、メチル化シトシン(m5C)は、哺乳動物ゲノムの遺伝子発現に関与する。メチル化DNAを同定するための技法は、厄介であり、再現可能なやり方で実施することが実験上困難である。2つの手法が一般的に用いられる。1つは、シトシンメチル化への感受性が異なるHpaIIおよびMspIなどの制限酵素の使用を含む。例えば、HpaIIエンドヌクレアーゼは、CCGG認識部位内の2つのシトシンのいずれかをメチル化することによって遮断されるが、そのアイソシゾマーであるMspIは、外側のCがメチル化されているときにだけ遮断される。MspIは、内側のシトシンが修飾されているとき、DNAを切断する。第2の方法は、非メチル化シトシン残基の亜硫酸水素塩修飾、その後の選択的増幅および残りのDNAの配列決定を含む。この方法では、メチル化シトシンは治療に抵抗性である。この方法は、最適化することが容易でなく、複雑な化学修飾ステップ、およびその後の複雑なプライマーセットを用いた増幅を用いる。この方法は、より単純な代替手法がない場合に広く用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Robertsら、Nucleic Acids Res 35巻:D269−270(2007年)
【発明の概要】
【0004】
本発明の実施形態において、大型のDNAの酵素的切断によって得られる二重鎖オリゴヌクレオチド断片セットが提供され、大型DNAは、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含み、哺乳動物細胞に由来し得、より具体的にはヒト細胞に由来し得る。セット中の断片の少なくとも50%は、好ましくは類似のサイズになるものとし、好ましくは、中心的に位置する修飾ヌクレオチドを含むものとする。1つ以上の断片は、セットから単離することができる。大型DNAは、少なくとも長さ100ヌクレオチドとなり得;修飾ヌクレオチドは、例えば、メチル化シトシンまたはヒドロキシメチル化シトシンなどの修飾シトシンとなり得、修飾シトシンは、CpGまたはCNGを形成するためにグアニンに近接し得る。しかし、修飾シトシンは、代替的に、他のシトシン、アデニンまたはチミジンに近接して位置し得る。セット中のオリゴヌクレオチド断片は、好ましくは60ヌクレオチド長未満、例えば、28−36ヌクレオチドになり得;および/または修飾ヌクレオチド、具体的にはシトシンは、断片のどちらかの末端から30ヌクレオチド以内に位置し得る。
【0005】
本発明の一実施形態において、各酵素が修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離である位置でDNAを切断することができるように、DNA内の修飾ヌクレオチドを認識する1種以上の酵素を特徴とする酵素調製物が提供される。より具体的には、切断部位と修飾ヌクレオチドとの非ランダムな距離は、上記のタイプの断片セットを生成するように、その酵素に特徴的なものであり得る。1種以上の酵素は、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメイン、より具体的には、WXD(X)6G(X)3YXGD(X)10−15GN(X)2LX10−20PX3Fとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とする。
【0006】
本発明の一実施形態において、酵素調製物中の1種以上の酵素は、単一のオープンリーディングフレーム内の認識ドメインおよび切断ドメインによってさらに定義される。切断ドメインは、FEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するアミノ酸配列を有し得る。さらに、酵素の少なくとも1種は、配列番号7−22として同定された配列のいずれかとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有し得る。さらに、酵素の1種以上は、タンパク質親和性タグまたは他のタグに共有結合もしくは非共有結合により連結するまたは融合し得る。適当な親和性タグの例には、キチン結合ドメイン、マルトース結合ドメイン、抗体およびHisタグが含まれる。さらに、1種以上の酵素は、WXD(X)10YXGDを含むアミノ酸配列に結合特異性を有する抗体によって認識することができる。さらに、調製物は、アクチベーターDNAを含むことができる。
【0007】
本発明の一実施形態において、各酵素が修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離である部位で、より具体的には、切断部位と修飾ヌクレオチドとの距離が酵素に特徴的であり、それによって、断片セットを生成する部位で二重鎖DNAを切断することができるような、DNA中で修飾ヌクレオチドを認識する1種以上の酵素を含む酵素調製物が提供される。DNAが、二重鎖の各ストランド上でほぼ反対の位置に修飾ヌクレオチドを含む場合、断片セットは、類似のサイズとなり得るまたは半修飾DNAについては様々なサイズとなり得る。1種以上の酵素は、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とすることができる。
【0008】
本発明の一実施形態において、上記の酵素のN末端ドメインを認識しそれに結合することのできる抗体が提供される。
【0009】
本発明の一実施形態において、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む大型DNAを上記組成物で切断するステップおよびオリゴヌクレオチド断片セットを得るステップを含む方法が提供される。この方法は、このオリゴヌクレオチド断片セットを非切断DNAから分離するステップをさらに含むことができ、少なくとも1つの断片内に含まれる1つ以上の修飾ヌクレオチドの位置を決定するために、分離した断片セットから少なくとも1つの断片を配列決定するステップをさらに含むことができる。この方法は、配列決定または他の手段による大型DNA中の1つ以上の修飾ヌクレオチドの存在および位置についてオリゴヌクレオチド断片の一部またはすべてを分析するステップおよびゲノムもしくはメチロームマップ上で配列を位置づけて修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップを含むことができる。
【0010】
本発明の一実施形態において、配列番号7−22およびそれらの変異形からなる群から選択される配列を用いて配列データベースを検索するステップおよびWXD(X)10YXGDのコンセンサス配列を特徴とするN末端領域を有する追加の配列を同定するステップを含む方法は、上記などの酵素を同定するために提供される。この方法は、FEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKのコンセンサス配列、より具体的にはFE(X)2A(X)15−18 T/SX4DGGXDX2G/LX15−20E/QAKのコンセンサス配列を有する触媒ドメインを含むC末端を同定するさらなるステップを含むことができる。
【0011】
本発明の一実施形態において、方法は、DNA断片の混合物から単離するために提供され、これらのDNA断片は1つ以上の修飾ヌクレオチドを含み、混合物は、少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む大型DNAの酵素切断から生じる。この方法は、混合物に、修飾ヌクレオチドを含むこれらの断片を選択的に結合することができる固定化されたもしくは標識された親和性結合分子を加えることを含むことができる。あるいは、修飾ヌクレオチドを含むこれらの断片は、修飾ヌクレオチドを含まないこれらの断片からサイズ分離することができる。親和性結合分子の例は、上記の酵素調製物であり、酵素調製物の1種以上の酵素は、酵素切断活性を欠如するために突然変異されており、突然変異させた酵素は、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含むDNA断片を結合するために固体表面上で固定化される。親和性結合分子の他の例には、抗体、不活性化T4グルコシルトランスフェラーゼおよびDNMT1などの細胞タンパク質のメチル結合ドメインが含まれる。これらの分子は、例えば、キチン結合ドメイン、マルトース結合ドメインまたはビオチン分子のいずれかに融合することができ、その上、適当なカラムに結合することができる。
【0012】
本発明の他の実施形態では、方法は、修飾ヌクレオチドのあるパターンから得られた細胞調製物または組織サンプル中の現在もしくは将来の表現型特性を同定するために提供される。この方法には、上記の酵素調製物の手段によって細胞調製物もしくは組織から得られた大型DNAを断片に切断するステップ;および現在または将来の表現型特性を決定するために、断片内の修飾ヌクレオチドのための位置を対照DNA中の修飾ヌクレオチドのあるパターンと比較するステップが含まれる。
【0013】
本発明の他の実施形態では、上記方法は、修飾ヌクレオチドを結合することができる親和性結合分子と切断断片を接触させるステップ、または電気泳動によるもしくはサイズ分離を実施することのできる当技術分野で公知の他の手段によるステップをさらに含む。結合部分は、前述した通り酵素調製物を含むことができ、酵素切断活性は、従来の手段によって不活性化されている。したがって、修飾ヌクレオチドを有する断片は、修飾ヌクレオチドを欠如する断片から分離することができる。上記方法は、メチロームまたはゲノム上で固定化された切断断片内の1つ以上の修飾ヌクレオチドの位置を同定するステップをさらに含むことができる。位置は、分離した断片を配列決定することによって決定することができる。
【0014】
本発明の他の実施形態では、方法は、大型DNA中の少なくとも1つの修飾ヌクレオチドの位置を決定するために提供される。この方法には、上記の酵素調製物で大型DNAを切断するステップ;少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド切断セット生成物を得るステップ;および例えば、そのオリゴヌクレオチド切断セット生成物を配列決定することにより大型DNAの配列中の少なくとも1つの修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップが含まれる。そのセット中の配列決定するためのオリゴヌクレオチド断片の数は、このセットがクローン化DNAに由来する、または断片のサブセットを配列決定するために十分となり得る繰り返しに由来するか否かに依存し得る、またはセットが、このセット中のほぼすべての断片を配列決定することが望ましいこともあるユニーク配列を含むことが予測されるか否かに依存し得る。
【0015】
本発明の一実施形態において、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む精製された断片の調製物を得るために、1つ以上の断片が少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含むDNA断片の混合物を、DNA断片に共有結合的にもしくは非共有結合的に結合することのできる固定化された親和性結合タンパク質と接触するステップを含む方法が提供される。親和性結合タンパク質の例は、上記の酵素調製物中の突然変異させた酵素であり、酵素切断活性は不活性化している。この方法は、少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む1つ以上の断片を、結合タンパク質に結合するステップ;および1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む断片の精製された調製を得るステップをさらに含むことができる。
【0016】
本発明の一実施形態において、使用説明書と共に容器内の上記酵素調製物を含む、修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド断片を精製するためのキットが提供される。キットはアクチベーター分子をさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1A】MspJI RM系を示す図であり、MspJI RM系をコード化するマイコバクテリウム属種(Mycobacterium sp.)JLSのゲノム分節を示す図である。オープンリーディングフレームのNCBIアノテーションは、Mjls0821、推定上のヘリカーゼ;Mjls0822(MspJI)、制限エンドヌクレアーゼ;Mjls0823(V.MspJIP)、DNAミスマッチエンドヌクレアーゼvsr;Mjls0824(M.MspJI)、DNAシトシンメチルトランスフェラーゼである。
【図1B】MspJI RM系を示す図であり、MspJI酵素ファミリーの模式的なドメイン構造を示す図である。N末端ドメインは、本明細書において残りのC末端ドメインのタンパク質配列上流の約50%として定義される。
【図1C】N末端ドメインにおける保存されたモチーフを示す図である。
【図1D】C末端ドメインにおける保存されたモチーフを示す図である。
【図2A】MspJIに対する修飾依存性酵素活性を示す図である。 レーン1、pBR322(dcm+)DNA1μgのみ; レーン2、pBR322(dcm+)1μg+MspJI0.8μg; レーン3、pBR322(dcm+)1μg+MspJI0.8μg+BstNI10単位; レーン4、pBR322(dcm+)1μg+BstNI10単位のみ; レーン5、pBR322(dcm−)DNA1μgのみ;および レーン6、pBR322(dcm−)1μg+MspJI0.8μg。 すべての反応は、37℃で1時間温置し、1%アガロースゲル上で分離した。レーン3および4は、MspJIがBstNIによって切断されない部位を全く切断しないことを示す。したがって、CmC A/T GGにおいてメチル化されるこの基質上で、修飾Dcm部位だけが、MspJIによって切断される。すべてのDcm部位は、Dcmメチル化に感受性でないBstNIによって切断される。
【図2B】他の部位でメチル化されたpBR322(dcm−)のMspJI消化を示す図である。すべての反応は、50μl容積中で37℃で2時間行われ、1%アガロースゲルで分離した。MspJI0.8μgはすべての反応に用いられた。 レーン1、M.MspI(CmCGG)修飾pBR322 1μg; レーン2、M.HaeIII(GGmCC)修飾pBR322 1μg; レーン3、M.HpaII(CmCGG)修飾pBR322 1μg; レーン4、M.HhaI(GmCGC)修飾pBR322 1μg;および レーン5、M.AluI(AGmCT)修飾pBR322 1μg。
【図2C】ヒドロキシメチルシトシン−含有DNAにおけるMspJI消化を示す図である。すべての反応は、50μl容積中で37℃で1時間行われた。 レーン1、グルコシル化ヒドロキシメチルシトシンを有するT4野性型(wt)DNA1μg; レーン2、ヒドロキシメチルシトシンを有するT4 gtDNA1μg; レーン3、T4 wtDNA1μg+McrBC10単位; レーン4、T4 gtDNA1μg+McrBC10単位; レーン5、T4 wtDNA1μg+MspI20単位; レーン6、T4 gtDNA1μg+MspI20単位; レーン7、T4 wtDNA1μg+MspJI0.8μg; レーン8から11まで、1.6μgで開始する2−倍連続希釈したMspJIを有するT4 gtDNA 1μg(レーン8)。
【図2D】異なる量のDNAアクチベーターのonMspJI活性に対する効果を示す図である。レーン1から5まで、各反応は、pBR322 1μg(0.35pmol)およびMspJI 1.6pmolを含む。レーン1−4は、メチル化されたCCWGG部位を含むDNAアクチベーターの滴定(40、20、10、5pmol)を示す。レーン5は、DNAアクチベーターを含まないMspJIを用いたpBR322−消化を示す。レーン6は、BstNI(CCWGG)を用いたpBR322−消化を示す。
【図3】完全にメチル化されたDNAに対するMspJIの切断活性の概略図である。二重鎖切断はメチル化部位のどちらかの側で起こり得る。切断は、認識されたメチル化塩基の3’側においてである。この図において、上部ストランドメチル化シトシンが認識されるとき、MspJIは右側で切断し;底部ストランドメチル化シトシンが認識されるとき、MspJIは左側で切断する。切断部位から認識されたメチル化シトシンまでの距離は固定される。例えば、上部ストランドメチル化シトシンが認識されるとき、底部ストランドニッキング部位は、そこから16ヌクレオチド離れており、上部ストランドニッキング部位は、そこから12ヌクレオチド離れている。
【図4A】変性ゲルで分画された、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質上のMspJI切断を示す図であり、合成二重鎖オリゴヌクレオチドTGGTAATAATAAGGTTGAGGACTTTTTCCGGATGCCCGGAATGGGTTCAAAGG(配列番号1)中の予測した酵素切断部位(指定されたRt、Rb、Lt、Lb)を示す図である。上部ストランドの3’末端または底部ストランドの5’末端は、4Bに示した通り、FAMで標識される。
【図4B】変性ゲルで分画された、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質上のMspJI切断を示す図であり、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質におけるMspJI−消化を示す図である。 レーン1、非メチル化、標識された上部ストランド; レーン2、非メチル化、標識された底部ストランド; レーン3、上部および底部メチル化、標識された上部ストランド; レーン4、メチル化された上部および底部ストランド、標識された底部ストランド;8ntおよび7ntのサイズで切断された生成物は、底部ストランド中でゆらぎ切断を示唆している; レーン5、メチル化された上部ストランド、標識された上部ストランド; レーン6、メチル化された上部ストランド、標識された底部ストランド;レーン4のように、8ntおよび7ntのサイズで切断された生成物は、底部ストランド中でゆらぎ切断を示唆している; レーン7、メチル化された底部ストランド、標識された上部ストランド;および レーン8、メチル化された底部ストランド、標識された底部ストランド。 対照として、マーカーは、ゲルの右側で移動する。
【図4C】変性ゲルで分画された、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質上のMspJI切断を示す図であり、CpGを有するオリゴヌクレオチド配列および中心位置でCpGを有する断片を生成する酵素による切断部位を示す図である。
【図4D】変性ゲルで分画された、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質上のMspJI切断を示す図であり、アクチベーターDNAが存在するまたは存在しない場合におけるMspJIを用いた図4Cに示されるオリゴヌクレオチドの消化を示す図である。反応は10μl中で37℃で1時間行われた。各反応において、オリゴヌクレオチドは、1pmolであり、MspJIは0.4μgである。アクチベーターとの反応において、原液(15μM)1μlを10μl反応に加えた。反応5μlは取り出され、異なる時点で停止させ、20%未変性のポリアクリルアミドゲルで分離した。 レーン1、DNAのみ; レーン2、30分におけるアクチベーターのない消化反応; レーン3、30分におけるアクチベーターとの消化反応; レーン4、1.5時間におけるアクチベーターのない消化反応;および レーン5、1.5時間におけるアクチベーターとの消化反応。
【図5】異なるm5Cメチル化された部位におけるMspJI切断部位位置の配列分析を示す図である。pBR322 DNA(dcm−)は、様々なメチルトランスフェラーゼを用いてメチル化された。メチルトランスフェラーゼは、欄見出しの「メチラーゼ」の下に示される。ランオフ配列決定パターンは「配列決定クロマトグラムの例」の欄の下に示される(配列番号2−6)。推定された切断パターンは、「MspJI切断部位」の欄に示す。
【図6A】大型DNAが新規な酵素ファミリーのメンバーで切断されるとき、得られたオリゴヌクレオチドセットの代表的な断片である、中心に位置する修飾シトシンを有する二重鎖DNAを示す図である。
【図6B】図6Aで示されるオリゴヌクレオチド断片セットが干渉性バンドとして現れる、ポリアクリルアミドゲルにおけるヒトゲノムDNAのDNAサンプルを示す図である。32bpバンドは、ゲノムから得られたメチル化されたCpG部位を含む短い断片のプールを表す。このプールは、精製することができ、メチローム分析に関する次世代配列決定プラットフォームに直接入れることできる。
【図6C】MspJIファミリー中の様々なメンバー酵素によって生成された切断生成物の比較を示す図である。第1のレーンは、DNAマーカーを含む。その後のすべてのレーンは、異なるMspJIファミリーメンバー酵素をそれぞれ有する、CpG−メチル化HelaゲノムDNAの消化を含む。レーン1−3および5は、長さ約32ヌクレオチド(矢印)に対応するバンドを示す。レーン4において、RlaIは、CCWGGを認識し、中心に位置する修飾シトシンを提供するために認識部位のどちらかの側で切断する。しかし、この配列は、HelaゲノムDNA中で見出されない。 レーン1は、MspJIから得られた切断生成物を示す; レーン2は、Frankia5336から得られた切断生成物を示す; レーン3は、Lpg1234から得られた切断生成物を示す; レーン4は、RlaIから得られた切断生成物を示す; レーン5は、AspBHIから得られた切断生成物を示す; レーン6は、DNAのみを示す。
【図7−1】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−2】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−3】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−4】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−5】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−6】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−7】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−8】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図8−1】3つの生物における異なる長さのCG−中心配列のバイオインフォマティクス分析を示す図である。CG部位の総数は、ヒト、マウスおよびアラビドプシス(Arabidopsis)ゲノムの各生物について列挙される。欄は、異なる(配列が異なる)CG−中心配列の数、ユニークである(単一のコピーに発生する)数、ユニークであるかかる全CG−中心配列の画分およびユニーク(単一のコピー)である異なるCG−中心配列の画分を報告している。
【図8−2】3つの生物における異なる長さのCG−中心配列のバイオインフォマティクス分析を示す図である。CG部位の総数は、ヒト、マウスおよびアラビドプシスゲノムの各生物について列挙される。欄は、異なる(配列が異なる)CG−中心配列の数、ユニークである(単一のコピーに発生する)数、ユニークであるかかる全CG−中心配列の画分およびユニーク(単一のコピー)である異なるCG−中心配列の画分を報告している。
【発明を実施するための形態】
【0018】
実施形態の詳細な記述
ファミリーのメンバーが二重鎖DNA中の修飾ヌクレオチドを認識し、次いで、修飾ヌクレオチドから下流(3’方向)の非ランダムな距離で切断される場合、修飾特異的DNA切断酵素の新規なファミリーが見出された。これらの酵素の独特な特性の1つは、これらが修飾ヌクレオチドを含む短いDNA断片をゲノムDNAを含む大型DNAから直接放出できることである。修飾ヌクレオチドが各ストランドに対して反対の位置に存在するとき、これらの酵素は、DNA中で両ストランドにおいて二重鎖切断をもたらすことができる。DNAが片側のストランドのみに修飾ヌクレオチドを含むとき、二重鎖切断は、修飾ヌクレオチドの片側で起こる。したがって、大型DNA中の修飾ヌクレオチドの位置は、切断生成物をクローン化することによっておよび/または配列決定することによって推論することができる。超高処理の配列決定プラットフォームを用いて、信頼できる迅速な方式でメチル化シトシンまたはヒドロキシル−メチル化シトシンなどの修飾ヌクレオチドを同定し位置づけることが可能である。
【0019】
「修飾」ヌクレオチドは、5−ヒドロキシメチル基または5−メチル基などの余分な化学基を含む任意のヌクレオチドを意味するものとする。例えば、「修飾」シトシンは、哺乳動物ゲノムにおいてCpGおよび植物ゲノムにおいてCNGとして生じ、一般に、対称性のため、同じ位置で両方のストランドでメチル化することが可能である。ヒドロキシメチルシトシンは、ヒトDNAの構成物として認識されている(Tahilianiら、Science324巻(5929号):930−5頁(2009年);Kriaucionis and Heintz、Science 324巻(5929号):929−30頁(2009年))。
【0020】
「大型DNA」は、ゲノムのサイズまでの100ヌクレオチドを超えるサイズを有する、任意の天然に存在するもしくは合成DNAを意味するものとする。
【0021】
オリゴヌクレオチド断片「セット」に関連する「類似のサイズ」は、長さ約±5ヌクレオチド以下で変わる断片を意味するものとする。しかし、異なる断片「セット」は、5−50ヌクレオチドの範囲のサイズを有してもよい。
【0022】
「中心に位置する」は、二重鎖の断片の同じストランドにおいてほぼ中心である片側のストランド上で修飾ヌクレオチドの位置に対応するものとする。この位置は、一般に、断片のどちらかの末端からヌクレオチドをカウントすることによって決定された中心の5ヌクレオチド以内である。
【0023】
「N末端ドメイン」は、タンパク質のアミノ酸配列の約50%まで伸長する領域を意味する。本発明の一実施形態において、N末端ドメイン内の保存された領域は、SEQ ID:NO:22(MspJI)の81から224アミノ酸に対応し、C末端ドメイン内の保存された領域は、タンパク質(配列番号22(MspJI))のC末端の300アミノ酸に対応する。
【0024】
大型二重鎖DNAの切断によって得られた類似のサイズの「オリゴヌクレオチド断片セット」は、修飾ヌクレオチドが、第2の相補的なストランド上の他の修飾ヌクレオチドとほぼ反対の、片側のストランドに位置するとき、修飾ヌクレオチドの両側で大型DNAの切断から生じる断片を意味する。
【0025】
「酵素調製物」は、試薬を意味し、インビボでその天然状態で発生するものではないことを意味するものとする。
【0026】
複数の大型DNA(例えば、染色体)からなるゲノムが切断される場合、各大型DNAは、類似のサイズのオリゴヌクレオチド断片セットを生じる。全ヒトゲノムの切断から得られた断片の混合物は、各セットが染色体に由来する、複数のオリゴヌクレオチド断片セットとして、または状況に依存する単一の断片セットとしてみなすことができる。一実施形態では、オリゴヌクレオチドセットは、異なるDNA配列を有する少なくとも6つのオリゴヌクレオチド断片を含む。例えば、オリゴヌクレオチドセットは、異なる配列を有する少なくとも10のオリゴヌクレオチドまたは異なる配列を有する少なくとも20のオリゴヌクレオチドを含むことができる。一実施形態では、クローン化二重鎖DNAは、両方のストランド上にあるCpGにおける一部位で、例えば、シトシンの修飾部分で標的ヌクレオチドで酵素により修飾することができる。この例では、MspJI酵素ファミリーのメンバーによる二重鎖切断は、修飾シトシンの両側で非ランダムな距離で起こる。オリゴヌクレオチドセットは、中心に位置する修飾ヌクレオチドを有する同様のサイズの断片からなる。
【0027】
ファミリー中の酵素が微生物中で判明したものに限られるものではないが、酵素の新たに記載されたMspJIファミリーのメンバーは、微生物起源から同定されている。BLAST検索によって、本明細書で定義するファミリー中のタンパク質をコード化するすべての生物起源から得られたゲノムを含むDNAデータベース中で同定された配列の数は、比較的小さいことが示されている。16の相同体が、図1C、1Dおよび7−1から7−7に示されており、この配列同一性%および相同性(類似性)%は、表2に示される。
【0028】
修飾ヌクレオチドを認識し修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離でDNAを切断することのできる酵素は、N末端ドメイン中で配列モチーフを共有することが判明している。これらの酵素は、非ランダムサイズの断片を産生するために修飾ヌクレオチドの両側でDNAを独自に切断することができることが判明している。真核細胞ゲノム中のシトシンの5位の修飾部分(m5C)は、遺伝子発現の調節に最も一般的に関連する。本発明の実施形態は、CpG部位の修飾シトシン、すなわち環外のN4位のシトシン(mN4C)、またはアデニンなどのシトシン以外の修飾ヌクレオチド、例えば、環外のN6位のアデニン(mN6A)を認識することのできる酵素を包含することができ、かかる酵素は修飾認識配列のどちらか一方の側で切断する。
【0029】
保存された配列ドメインおよびある種の機能的特徴により本明細書で定義された酵素のファミリーには、誘導体酵素または認識および/または触媒ドメインの外側または内側に配列修飾部分を有する変異体が含まれる。さらに、組換え型誘導体酵素または酵素変異体は、標識、タグまたはマーカーとして使用する第2のタンパク質に融合することができるファミリー(米国特許第5,643,758号)またはセレノシスチン置換によって行われるなどの標識として働く置換を含むことができるファミリー(特許第7,141,366号を参照のこと)中に含まれる。酵素の上記ファミリーの他に、N末端ドメインがメチル化DNAまたはヒドロキシメチル化DNA結合ドメインとして働くような、触媒ドメインが修飾されるまたは存在しない誘導体酵素および酵素変異体が考えられる。
【0030】
オリゴヌクレオチド断片セットを生成するための酵素のMspJIファミリーの使用は、単一の酵素を利用することができる以上の酵素を含むことができ、酵素のいくつかまたはすべては、MspJIファミリーのメンバーであるまたはMspJIファミリーのメンバーに由来する。
【0031】
新たに定義されたファミリーのメンバーは、化学修飾または突然変異の前に、以下に列挙する特徴の1つ以上によって構造的に定義することができる。
【0032】
(a)ヘテロマーでない;
(b)単一のオープンリーディングフレーム中の認識および切断機能;
(c)コード配列およびタンパク質配列がメチルトランスフェラーゼモチーフを含まない;
(d)WXD(X)10YXGDであるN末端ドメイン中の保存されたモチーフとの少なくとも90%の配列相同性;および
(e)保存されたモチーフを包含する共通の第2の構造要素。
【0033】
図1Bおよび図7−1から7−7は、触媒コアを構築する第2の構造要素の全体的な順番が、ヘリックス(H1)−ヘリックス(H2)−シート(S1)−シート(S2)−シート(S3)−ヘリックス(H3)−シート(S4)−ヘリックス(H4)である、酵素ファミリーの一実施形態を示す(例えば、h=ヘリックスであり、一連のeがβ−プリーツシートを表す、図7−1から7−7を参照のこと。)。保存されたFEは、α−ヘリックスH2中にあり;第1の保存されたアスパラギン酸(D)は、2つのβシートS1およびS2間のヒンジ領域にあり;第2の保存されたアスパラギン酸は、βシートS2中にあり;保存された(Q/E)XKは、βシートS3中にある。
【0034】
ファミリーのメンバーは、配列番号7−22から選択される配列または関連する配列を用いてBLAST検索によって同定することができる。次いで、これらの該当項目から、N末端ドメイン中の上記で指定されたコンセンサス配列をさらに検索し、必要に応じてコンセンサス配列FEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKのC末端ドメインにおける少なくとも90%配列相同性または同一性もまた検索する。必要に応じて、N末端ドメイン中の保存された配列は、WXD(X)6G (X)3YXGD(X)10−15GN(X)2L X10−20PX3Fとの90%を超える配列相同性および/またはFE(X)2A(X)15−18 T/SX4DGGXDX2G/LX15−20E/QAKとの90%を超える配列相同性に伸張拡張することができる。
【0035】
次いで、選択される配列は、当技術分野で公知の技法によって、例えばインビトロ転写−翻訳(PURExpress(商標)、New England Biolabs、Inc.(NEB)、Ipswich、MA)によってまたは#ER2655(NEB Express、#C2523、NEB、Ipswich、MA)などの修飾された塩基を欠如する微生物宿主にクローン化することによって発現することができ、定義されたサイズのオリゴヌクレオチド断片を生成するための修飾ヌクレオチドを含むおよび/または中心に位置する修飾ヌクレオチドを含むDNAの切断についてアッセイすることができる。
【0036】
抗体は、モノクローナルまたはポリクローナル抗体を生成するための標準的な技法を用いて酵素(MspJI酵素ファミリー)の新たに定義されたファミリーのメンバーに産生することができる。これらの抗体もしくは断片は、修飾された大型DNAに結合したMspJI酵素ファミリーのメンバーのインサイツ標識化のために用いることができる。酵素は、切断機能が不活性化されるまたは除去されるように突然変異し得る。この場合、次いで、断片は、抗体結合することのできる親和性マトリックスに結合することによって分離することができる。
【0037】
機能上、MspJIは、メチラーゼ遺伝子配列に隣接する、データベース中でDNA配列として同定され、そのため、エンドヌクレアーゼ遺伝子と名付けられた。しかし、MspJIがタンパク質として発現したとき、制限エンドヌクレアーゼ活性を決定するための標準的なアッセイを用いて不活性であることが判明した。エシェリキア・コリ(E.coli)のDcm+株から得られたDNAで温置したとき、酵素は活性であり、エシェリキア・コリのDem−株から得られたDNAについて試験したとき、不活性であったという本明細書に記載されている思いがけない発見がなければ、これにより、普通なら、さらなる試験を終了しているはずである。酵素がヒトゲノムDNAなどの修飾シトシンを含むことが知られている真核細胞のDNAで温置されたとき、高分子量DNAのスメアは、約32塩基対のサイズに対応する断片を含む明らかに可視のバンドと共に、ポリアクリルアミドゲル上で観察された(図6Bを参照のこと)。
【0038】
関連する酵素のファミリーは同定され(図7−1から7−7)、これらの酵素の代表的な例によるDNA切断は、ヒトゲノムDNAで試験された。試験された酵素は、図6Cにおけるゲル上で観察することができるように、約32ヌクレオチドの同様のサイズのオリゴヌクレオチド断片セットを生成した。
【0039】
本明細書に記載されている酵素の新たに定義されたファミリーは、切断がDNA上の酵素認識部位の下流の実質的に固定された距離で行われる、5位でヌクレオチド残留物修飾を認識するおよびオリゴヌクレオチド断片セットを生成するこれらの能力を含むために特に興味深い(図6A、6Bおよび6Cを参照のこと)。本発明の実施形態において、修飾部位からの切断距離は、以下の規定に従う。
【0040】
(1)回帰性m5CpGを有する二重鎖DNAまたは両方のストランドにおいて極めて接近した他の修飾ヌクレオチドの場合、二重鎖切断は、類似のサイズの断片を生成するために、修飾ヌクレオチドのそれぞれの側で行うことができる。一実施形態では、修飾CpGを有する片側のストランド上の切断部位間の距離は、12塩基となることが判明し、m5Cから反対側のストランド上の切断部位への距離は、4塩基オーバーハングを含めて16塩基(MspJI)となり、その結果、長さ32塩基のオリゴヌクレオチド断片になることが判明した。
【0041】
(2)半修飾二重鎖DNAの場合、二重鎖切断は、修飾ヌクレオチドから3’下流である位置で行われる。同じストランド上の切断部位から修飾ヌクレオチドまでの距離は、一定である(例えば、MspJIの場合、距離は12塩基であり、もう一方の側のストランド上の切断部位からの修飾ヌクレオチドまでの距離は、16塩基である。)。DNA中の半修飾の部位は、MmeI様酵素(MmeIなど、米国特許第7,115,407号を参照のこと)によって認識された部位を含むオリゴヌクレオチドを、修飾ヌクレオチドから16ヌクレオチドの部位における片側の部位で切断された半修飾DNAに連結することによって検出することができる。オリゴヌクレオチドは、底部ストランドにおける4塩基伸長部へのアニーリングを可能にするため、MmeI部位オリゴヌクレオチドの5’末端で4つの変性ヌクレオチドを含むことができる。あるいは、4塩基伸長部における単一のストランド領域が標準的な分子生物学技法を用いて満たされるように、平滑末端のオリゴヌクレオチドは用いられ得る。MmeI様酵素は、MspJI切断断片が、修飾断片の約2ヌクレオチド上流である18もしくは19ヌクレオチド上流を切断する。この方式において生成された断片は配列決定することができ、DNAにおける半修飾ヌクレオチドの位置が決定される。
【0042】
ヒト、マウスおよびアラビドプシスから得られたゲノム中のCpG部位の数は、バイオインフォマティクスを用いて決定されている。次いで、これらの生物のゲノムが、中心に位置するCpGを含む、24塩基から60塩基の様々な長さの断片に切断される場合、ユニーク配列を有する断片は、サイズが増加するに従ってヒトにおいて全ユニーク配列の71%から91%を表し、同じ基準によってマウスにおいて83%から90%を表し、アラビドプシスにおいて89%から95%を表す。
【0043】
異なる配列を有する定義された長さのこれらの配列が、全配列と区別され別々に分析される場合、その場合、サイズ24−60ヌクレオチドの断片の96%−98%は、ヒトゲノムの単一の遺伝子座をマッチさせる。図8−1から8−2に提供されるバイオインフォマティクス分析において、断片の長さが60ヌクレオチドである場合、その場合、25,538,480が異なる配列を有し、これらの98%がゲノム中の単一の座をマッチさせる、中心に位置するCpGを含む26,185,493断片がある(図8−1から8−2を参照のこと)。
【0044】
そのため、新たに定義されたファミリーにおける酵素によって生成されたオリゴヌクレオチド断片セットにかなりの情報価値があり、酵素は修飾ヌクレオチドを認識し、修飾ヌクレオチドからの距離でDNAを切断して同様のサイズの断片を好ましくは生成する。データによって、かかる断片の大型の画分がゲノム中の単一の座を位置づける可能性が高いことが示される。これによって、最初にメチロームを創出するための単純で効率的な方法が可能である。その結果、高処理配列分析は、ゲノム中の実際の修飾ヌクレオチドのすべてが迅速におよび容易でないまでも、大部分の位置を生成することができる。
【0045】
本発明の一実施形態において、スクリーニングアッセイは、酵素の修飾特異的切断活性を決定するために記載される(実施例1を参照のこと)。これらのアッセイは、制限するものではない。一実施形態では、選択される宿主細胞は、特異的DNAメチルトランスフェラーゼ遺伝子を含むプラスミドで転換された。次いで、発現されたメチルトランスフェラーゼは、特定の部位で宿主ゲノムをメチル化した。様々な定義された配列特異性を有する何百ものメチルトランスフェラーゼは、文献に記載されている(例えば、REBASE(登録商標)、New England Biolabs、Ipswich、MAによって維持される公的に入手可能なオンラインデータベースを参照のこと)。異なるメチル化特異性を有するこれらのメチルトランスフェラーゼのいずれかは、スクリーニング目的のために用いることができる。宿主の修飾パターンに対して作用することができる修飾依存性切断活性を有する遺伝子を発現する相溶性のあるプラスミドを導入することにより、これらの転換された細胞の生存率が低減するまたはなくなり、転換プレーティング効率は低くなる。非メチル化された宿主は、メチル化−特異的エンドヌクレアーゼ遺伝子との並行転換において高いプレーティング効率を示すはずである。したがって、この試験は、コードされた遺伝子産物の修飾依存性切断特性を確認する。
【0046】
MspJIファミリーにおける酵素の活性は、好ましくは、16bp未満の長さを有し、修飾dcm部位(例えば、dcm(C5mCWGG)部位)を含む二重鎖DNAアクチベーターの存在中で増強することができる。切断部位でホスホロチオネート結合を含む30bp切断抵抗性DNAアクチベーターはまた、酵素反応を刺激した。
【0047】
DNAサンプルのメチル化またはヒドロキシメチル化のレベルを決定することは、エピジェネティックな研究に重要である。ゲノムのエピジェネティックな調節は、シトシンを5−メチルシトシンに変換するためにほとんどCpG部位で、メチル基のDNAへの付加によって達成することができ、おそらく、ヒドロキシメチルシトシンによってその逆で達成することができる染色質リモデリングを含む。真核細胞のゲノム中のシトシンのメチル化は、ある親の生殖系列からこの親から遺伝する染色体を標識する接合体中で持続することができる(遺伝子インプリンティング)。さらに、メチル化の大きな変化は、接合生殖後および発生する生物の組織中で起こる(Morganら、Hum Mol Genet 14 Spec No.1:R47−58(2005年))。さらに、ゲノムの一部の領域でのメチル化は、環境因子に応じて変わり得る(Liら、Cell 69巻(6号):915−926頁(1992年))。メチル化パターンの相違は、例えば、胚性幹細胞の、不適切な発生過程の決定的な指標となり得る(Brunnerら Genome Research 19巻: 1044−1056頁(2009年))。
【0048】
いくつかの酵素(DNMT1など)は、m5Cに高親和性を有する。この酵素がDNAの「半メチル化された」部分を達成する場合(メチルシトシンが2つのDNAストランドのうちのただ1つに存在する場合)、酵素は、他の半分をメチル化する。
【0049】
DNAメチル化は、繰り返し配列に起こり、転移因子の発現および可動性を抑制するのに役立つ(Slotkinら、Nat Rev Genet.8巻(4号):272−85頁(2007年))。自発的な脱アミノ反応のため、5−メチルシトシンは、チミジンに変換することができ;そのため、CpG部位は突然変異することが多く、したがって、これらが非メチル化のままであるCpGアイランドにおいて以外、ゲノム中で稀になる。この状態における脱アミノ反応は、シトシンをウラシルに変換する。メチル化パターンの診断上の変化は、永続的な遺伝子突然変異の頻度の増加を検出する可能性を有する。ヒトゲノムにおけるメチル化は、治療を探索する目的のために癌細胞において研究されている(例えば、Gargiuloら、The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 41巻:127−35頁(2009年);およびGronbaekら、Basic Clin Pharmacol Toxicol 103巻:389−96頁(2008年)を参照のこと)。
【0050】
本発明の実施形態は、マップ(メチローム)を生成するためにゲノム中の修飾ヌクレオチドを位置づける能力をかなり向上させる。ヒトメチロームは、全生物におけるおよび個別の細胞における個人間の表現型の変動に関する研究を容易にするはずであり、発生、老化および疾患に関する有用な情報をもたらすことができる。この情報から、疾患が現れる前に癌などの疾患に対する感受性を決定し、強力な診断検査および治療薬を提供する可能性を有する適当な治療を設計することが可能である。
【0051】
新規な特性を有する酵素のファミリーを同定し新規なオリゴヌクレオチド断片を創出すると、ヒトゲノムにおいて見出される修飾された塩基の濃度を提供する1組以上のオリゴヌクレオチド断片セットの単離を可能にすることにより、ヒトメチロームの状態の記述ができるようになる。1セット(以上の)の断片の単離は、ゲル電気泳動、固相親和性結合または他の手段により容易になり得る。メチローム分析は、ゲノム中で実質的にすべてのCpGジヌクレオチドをメチル化するM.SssIでゲノムを処理することを含むことができる対照を付加することによって補助することができる。(Yegnasubramanianら、Nucleic Acids Res 34巻:e19(2006年))。
【0052】
酵素切断によって生じる1セット(以上の)オリゴヌクレオチド断片は、DNA中の修飾シトシンヌクレオチドを同定し位置づけるためにNextGen配列決定法を用いて現在利用可能である種類の高処理の配列決定方法を用いて配列決定することができる。この手法は、任意の大型DNAまたは哺乳動物ゲノムなどのゲノムのためのメチロームの生成を非常に単純化する。ゲノムの特定の領域の迅速な診断方法のための特異的なオリゴヌクレオチド切断生成物の選択は、癌などの疾患と相関した修飾シトシンの異常な存在または非存在を決定することができる。特異的なオリゴヌクレオチドは、個体のある特定の表現型を決定するために用いることができる。例えば、断片セットの定義された配列または固体表面上に示された(アレイハイブリダイゼーション)もしくは溶液中でタグを付けた(または逆もまた同様)配列のセットへのハイブリダイゼーションは、メチロームを特徴付ける断片の標準的なセットとの矛盾を明らかにすることができる。qPCRまたはアレイハイブリダイゼーションは、存在量を目的とする1つ以上の公知の位置を調べるために用いることができる。修飾ヌクレオチドまたは結合分子は、蛍光もしくは化学発光タグまたは検出を容易にするために当技術分野で公知の他の標識方法で標識することができる。
【0053】
ゲノム中の修飾ヌクレオチドは、不活性化された切断部位を有する新たに定義されたファミリーの突然変異酵素メンバーを用いてインサイチュで同定することができる。突然変異酵素の結合部位を可視化することによって、修飾ヌクレオチドの位置は決定することができる。
【0054】
酵素の新たに定義されたファミリーのメンバーは、大規模な生成のために組換え型タンパク質を形成するように遺伝子工学によって作ることができる。組換え型タンパク質の精製は、酵素が追加の使用を有する親和性タグに融合するように融合タンパク質を形成することによって容易にすることができる。例えば、タグがビオチン、Hisペプチド、キチン結合ドメインもしくはマルトース結合タンパク質ドメインまたは他の基質結合ドメインである場合、そのファミリーのメンバーは、親和性マトリックス上で、メチル結合ドメインとして作用するそれ自体を直接単離することができるまたは抗体親和性マトリックスに結合することによって単離することができるまたは親和性タグによって単離することができる。単独の、修飾されたまたはタグに融合された組換え型タンパク質は、画像処理目的のために蛍光で標識することができる。
【0055】
酵素反応速度論が単一の代謝回転、低い代謝回転である場合または酵素が全体的に触媒活性を欠如する場合、修飾ヌクレオチドを含む断片にさらに結合した酵素または酵素融合タンパク質は、配列決定または診断検査用に修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド断片を残りの断片から分離するために親和性マトリックスに直接結合することもできる。
【0056】
主にMspJIについて以下に提供される実験プロトコールは、限定するものではない。当業者は、新たに定義されたファミリーの任意の追加のメンバーに対して以下に提供されている通り実験計画を使用することができる。
【0057】
2008年12月23日出願の米国特許仮出願第61/140,586号および2009年12月8日出願の米国特許仮出願第61/267,617号を含めた、本明細書で引用されるすべての参考文献は、参照により本明細書に組み込む。
【実施例】
【0058】
(実施例1):MspJI酵素ファミリーのメチル化特異的DNA切断活性
酵素の生成
MspJI酵素ファミリーの組換え型メンバーを、dcm−株ER2566中で発現させ、複数のクロマトグラフィステップを用いて実質的に均質になるまで精製した。N末端8xHisタグを有した酵素を、最初にHiTrapヘパリンHPカラム(GE、Piscataway、NJ)で精製し、次いでHisTrap HPカラム(GE、Piscataway、NJ)で精製し、最後にHiTrap SPカラム(GE、Piscataway、NJ)で精製した。精製手順は製造業者の推奨に従った。酵素画分の切断活性を(部分的にdcm−メチル化される)λDNAでアッセイした。発現レベルをさらに改善するために、酵素をコード化するDNAは、コドン最適化することができる。
【0059】
スクリーニングアッセイによるMspJI酵素ファミリーの切断パターンの決定
アッセイは、以下のステップの1つ以上を含むことができる。
1.任意に公知の配列を有する、合成のまたは天然に存在する大型DNA中で標的ヌクレオチドをメチル化する。例えば、λDNAは、CmCWGG部位でおよびシトシンが完全に5mCシトシンによって置換されるXP−12ファージゲノムDNAで部分的にdcm−メチル化されたものを用いることができる。
2.大型DNAをMspJI酵素ファミリーと反応させる。
3.例えば、ポリアクリルアミドゲルを用いて切断生成物をサイズ分離する。
4.類似のサイズのオリゴヌクレオチド断片セットを配列決定して、修飾ヌクレオチドの位置を決定する;
5.必要に応じて、大型DNA配列上で断片配列を位置づける。
【0060】
ステップ(1)の同化作用は、インビトロでDNAを修飾するために異なるメチルトランスフェラーゼと反応させている、異なる大型DNA調製物を用いるステップを含む。これらの基質を、基質特異性を同定するために用いる。
【0061】
生成物を、1%アガロースゲル電気泳動によって分析し、エチジウムブロマイドによって可視化することができる。例えば、M.HpaII(NEB、Ipswich、MA)は、CmCGG修飾DNAを生成することができる。プラスミドDNA消化は、1%アガロースゲル電気泳動およびエチジウムブロマイド染色を用いた可視化によってモニターすることができる。あるいは、任意のメチル化された部位が容易に創出することができ、メチルトランスフェラーゼの利用可能性と無関係であり得る、修飾部位を含む合成二重鎖オリゴヌクレオチドが用いることができる。目的とする回帰性部位中の修飾ヌクレオチドには、例えば、NmCGN、mCNG、NGmCN、GNmCなどが含まれる(Nは、A、T、GまたはCである。)。完全にメチル化されたオリゴヌクレオチドの他に、半メチル化された部位を有するオリゴヌクレオチドは、このようなやり方で試験することができる。5−ヒドロキシメチル化シトシンおよび5−グルコシル化ヒドロキシメチル化シトシンなどの、修飾部分の他のタイプは、合成中にオリゴヌクレオチドに直接組み入れることができるまたはヒドロキシメチル化シトシン残基のバクテリオファージT4グルコシルトランスフェラーゼによるさらなる修飾によって組み入れることができる。
【0062】
切断部位を決定するために、基質オリゴヌクレオチドは、その5’末端または3’末端で33Pにより標識される。切断生成物を、7M−尿素20%ポリアクリルアミド変性ゲル上で一塩基分解能に移動させ分析する。
【0063】
インビボスクリーニングアッセイによるMspJI酵素ファミリーメンバーの特徴付け
CCWGG中の内側のシトシンをCmCWGGにメチル化し、所望の切断活性を有する酵素のための標的基質として使用する内因性メチラーゼ遺伝子dcmを有するER1992株、およびdcm遺伝子型を有し5−メチルシトシンを有さないおよびメチル化特異的酵素による切断を受けないER2566を、新規な組換え型制限エンドヌクレアーゼのメチル化特異的活性についてのスクリーニングのために用いた。
【0064】
インビトロアッセイによるMspJI酵素ファミリーメンバーの活性の測定
1kbの介在配列によって分離されたたった2つのメチル−Cを含むプラスミドを用いる。これは、3つの断片、3kbのプラスミド主鎖、1kbの挿入および2つの32bp断片を残して切断する。この消化が完了するまで行われるとき、切断されてないプラスミドは消失し、1kbおよび主鎖のバンドのその後の出現は、アガロースゲルで容易に定量化できる。このプラスミドをdam−dcm株に転換し、アッセイ基質として精製する。かかるプラスミドは、Stewart、F.ら、Biological Chemistry 379巻:611−616頁(1998年)に記載されている。
【0065】
インビトロアッセイを用いた修飾結合配列対非修飾結合配列のMspJI酵素ファミリーメンバーの特異性の決定
MspJIのインビトロ活性を、dcmメチル化されたプラスミドDNA pBR322についての図2Aに示される通り、様々なメチル化および非メチル化DNA基質で定量化した。MspJIはエンドヌクレアーゼ活性を示し(図2A、レーン1および2)、このエンドヌクレアーゼ活性は、DNAメチル化依存性であった。対照的に、MspJIは、dcm修飾を有さないpBR322で作用しなかった(図2A、レーン5および6)。二重消化アッセイにおけるm5Cメチル化に非感受性である、制限酵素BstNI(CC↓WGG)を用いることによって、MspJIによるpBR322(dcm+)上の切断部位が、dcm部位にあるまたはそれに近接することが示された(図2A、レーン2、3および4)。二重消化は、BstNIパターンを変更さず、MspJIが非BstNI部位で切断しなかったことが示唆された。
【0066】
上記で試験したm5C修飾DNAに加えて、MspJIは、M.TaqI−(TCGmA)またはdam−(GmATC)メチル化されたpBR322(dcm−)DNAに対してエンドヌクレアーゼ活性を示さなかった。これにより、MspJIが標的m6−アデニンメチル化DNAを標的にしなかったことが確認され、MspJI遺伝子がdam+株(ER2566、NEB、Ipswich、MA)において維持し発現することができるという事実に整合した。さらに、MspJIは、M.BstNI(CCWGG、N4−シトシンメチラーゼ)メチル化DNAを用いることによって決定することができるため、N4−メチルシトシンを含むプラスミドDNAに明らかに作用しない。
【0067】
MspJI酵素ファミリーメンバーの5−ヒドロキシメチルシトシンまたは5−グルコシル−ヒドロキシメチルシトシンを含むDNA基質に対する活性のアッセイ
グルコシル化されたシトシンを有する野生型T4ファージDNAおよびT4α gt57 β gt14(欠損したグルコシルトランスフェラーゼを有し、したがって、DNA中でヒドロキシメチル化シトシンを含む突然変異、以下T4gt)から得られたDNAを、基質として用いた(図2C、レーン1および2)。MspJIを、T4 gt DNAを分解することができ(図2C、レーン8−11)、グルコシル化されたDNA上で不活性化した(図2C、レーン7)。比較のため、他の修飾依存性エンドヌクレアーゼ、McrBC(図2C、レーン3および4)およびこれらの修飾DNA基質を有する典型的なタイプIIP制限酵素MspI(図2C、レーン5および6)の活性を示した。40−3000塩基対によって分離した(A/G)mCの対を認識するMcrBCはまた、ヒドロキシメチルシトシンを含むDNAに対するヌクレアーゼ活性を示したが、T4野生型DNAに対する活性を示さず、Msplは、両方の基質に関して不活性であった。MspJIが、McrBCよりも大きな範囲までT4 gt DNAを分解することができ、McrBCよりもそのより広範な認識配列によって説明することができることに留意されたい。全体として、MspJIは、ピリミジン環上で5−CH3または5−CH2OHが付加されたシトシン修飾DNAを特に標的にしていると思われる。
【0068】
切断部位周囲の基質配列の決定
異なるメチル化された部位を有するMspJIによって消化されたDNAサンプルは、キャピラリー配列決定を行い、切断部位は、ピークが配列決定クロマトグラムにおけるメチル化された部位に近い高さが減少する位置から推論された(図5に示された例)。切断の位置は、配列シグナル(ピーク)が高さが減少する位置で起こる。多くの場合では、ポリメラーゼがDNAを流出するために鋳型でないアデニンを加え、このような「流出ピーク」アデニンの位置は、切断の位置のさらなる証拠である。配列決定クロマトグラムデータに関するある観測は、切断部位がメチル化された部位から離れた部位で起こることであった。図5はまた、異なるメチル化された部位におけるMspJIの推定された切断パターンを示す。他の観測では、配列決定ピークの高さの減少、基質中に存在しないアデニンの付加は、一般にメチル化された部位の両側で存在したということであった。両側におけるクロマトグラムの反応は、MspJIが、DNAをメチル化された結合配列のそれぞれの側で切断したことを実証した。これは、メチル化された結合部位の対称性と整合する。2つの流出ピークの存在は、同じストランド上における2つの独立した切断イベントについての証拠である。
【0069】
MspJIは、片側のストランド上でm5Cを認識し、次いで、同じストランド上で3’下流の12ヌクレオチドを切断し相補的なストランド上で下流の16ヌクレオチドを切断し、5’オーバーハングの4塩基を残したことが結論付けられた。同様に、相補的なストランド上のm5Cが認識されたとき、同じパターンの切断は、同じ認識部位の周囲の2つの二重鎖切断が、中間部でメチル化された部位を有する断片を放出したことを実証していることが観察された。その断片の厳密な長さは、2つのストランド上のメチル基との間の距離に依存する。HpaIIによってメチル化された部位(Cm5CGG)またはHhaIによってメチル化された部位(Gm5CGC)の場合において、DNA基質から切除された断片の長さは、5’オーバーハングの2つの4塩基を含めた32ヌクレオチドとなることが予想された。
【0070】
MspJI酵素ファミリーメンバーの完全にメチル化されたおよび半メチル化されたDNAに対する活性の比較
複製中に起こり得る、半メチル化DNA基質上で活性であるか否かを調査するために、FAMで標識された合成基質を消化アッセイにおいて用いた(図4A)。図4Aは、予想される切断部位および生成物サイズを示し、図4Bは、7M尿素20%ポリアクリルアミド変性ゲル上で分離した消化反応を示す。照合のためのm5Cは、オリゴ中のM.HpaII部位(CmCGG)においてである。上部ストランドまたは底部ストランド上でのヌルメチル化、完全メチル化、半メチル化を試験し、上部ストランドおよび底部ストランド上の切断イベントを、図4Bに示される通り、それらを個別に標識化することによって観察した。
【0071】
完全にメチル化されたDNA上で、MspJIを、メチル化された部位の両側で切断する。上部ストランド上で、それをメチル化された部位のどちらか一方の側で切断し、その結果(切断部Ltから得られた)40bp断片および(切断部Rtから得られた)11または12bp断片(図4B、レーン3)をもたらす。対称的に、底部ストランド上で、これは2回切断し、(切断部Lbから得られた)36ntの長い断片および(切断部Rbから得られた)7もしくは8ntのより短い断片を生成する(図4B、レーン4)。
【0072】
半メチル化された基質上で、ストランドメチル化状態は、二重鎖切断のみがメチル化された塩基を含むストランドの3’側上で起こるように切断の側を指示する。例えば、上部ストランドメチル化のみを有する基質の場合、各切断イベントは、より短い断片のみが観察されるように(図4B、レーン5および6)、5mCの3’側にある。これらは、底部ストランドメチル化を有する基質に適用し、より長い断片のみが示される(図4B、レーン7および8)。これらの結果により、それぞれのm5Cは同じ側で2つの切断に関連し、かかる関連は対称的であることが示される。したがって、理論によって縛られることを望まずに、MspJIが、上部もしくは底部ストランドの完全にメチル化された部位において、メチル化された部位のそれぞれ半分を別々に認識することおよびその場合は、半分の部位が切断の方向性を指示することを提案する。
【0073】
共有の保存されるDNA配列を有するMspJI酵素ファミリーメンバー、第2の配列モチーフ、および結合の特徴付けおよび切断特性
問い合わせ配列として、MspJIなどのMspJIファミリーのメンバーのアミノ酸配列を用いることによって、GenBankに対するPSI−BLAST検索(Altschulら、Nucleic Acids Res 25巻:3389−3402頁(1997年))では、かなりの配列相同性を有する100件以上を検索した。上位にヒットしたもののうち16個の遺伝子は、配列の長さ中でMspJIにかなりの類似性を有した。図1Dにおいて、部分的な多重配列アラインメントは、MspJIサブファミリー内の保存された触媒モチーフの周りで提供される。保存された触媒モチーフの有意性は、D334AおよびQ355A突然変異がMspJIの触媒活性を完全に消失させる、特定部位の突然変異誘発実験によって示される。
【0074】
MspJIファミリーの予測される第2の構造要素を、PROMALSウェブサーバーによって創出された多重配列アラインメントを用いて決定した(Peiら Nucleic Acids Res 35巻:W649−652(2007年))(図1Bは、概要図を示し、図7−1から7−7は完全なアラインメントを示す。)。触媒C末端ドメインの構造コアは、3つの連続するストランド(図1B中のβ1β2β3)を有し、β3の末端におけるモチーフ(Q/E)xKおよびβ2の開始における保存された残基Dを有する(図7−1から7−7)(Wahら Proc Natl Acad Sci U S A 95巻:10564−10569頁(1998年))。β1β2β3後のα4−β4−α5−β5の順序における2つのへリックスおよびストランドは、モノマー間の相互作用インターフェースを形成する(図1B)。
【0075】
酵素の新たに定義されたファミリーのメンバーの切断活性を改善する上でのアクチベーターの役割の決定
二重鎖5−メチルシトシン(例えば、11mer、15−mer、19merおよび23mer)を含むアクチベーター2量体を試験してMspJI酵素ファミリーのメンバーによる消化が促進できるか否かを決定した。これらの2量体を、2つの一本鎖オリゴヌクレオチドをアニーリングすることによってまたは一本鎖オリゴヌクレオチドのヘアピン形成によって構成する。
【0076】
アクチベーターに関するアッセイには、様々な長さの中心で5−メチル−Cを含む自己相補的なオリゴヌクレオチドを構成することが含まれる。オリゴヌクレオチドは、これらが結合するまたは伸長することができないように反応からのその後の除去のために5’末端でビオチン化され、3’アミノ修飾される。次いで、アクチベーターを、配列決定における干渉のためのストレプトアビジンビーズを除去する前後に切断を増強する能力についてアッセイする。
【0077】
(実施例2):メチロームを位置づけることにおける酵素の適用の実証
マウスまたはヒトゲノムのメチローム分析を分析するために、ヒトもしくはマウスゲノムDNA1−2μgを、一塩基分解能でメチローム分析のために用いる。ゲノムを、任意に、ビオチンを含むアクチベーター分子の存在中でMspJIファミリーのメンバーにより消化し、その後、ストレプトアビジン磁気親和性ビーズを用いてアクチベーター分子を除去する。消化されたDNAを、NEBNext(商標)(NEB、Ipswich)末端修復モジュールを用いて末端修復し、エタノール沈殿し、適当な容積の水に溶解する。消化されたゲノムDNAを、NEBNext(商標)クイックリゲーションモジュール(NEB、Ipswich、MA)を用いてバーコード化したSOLiDプライマーおよびP1プライマーに結合する。結合させた生成物を、10%TBEポリアクリルアミドゲル上で分離し、(100−130bpの間で)約110bpの結合させた生成物を、エチジウムブロマイド染色により可視化した後切除する。破砕および浸漬または適当な溶離方法を用いて、SOLiD配列決定のためにDNAを単離する(Applied Biosystems、Inc.、Life Technologies、Inc.、Carlsbad、CA)。例えば、MspJIは、切断のためにメチル化シトシン残基およびヒドロキシメチル化シトシン残基との間で区別せず、したがって、配列決定データは、全メチロームの分析をもたらす。
【0078】
哺乳動物における5−ヒドロキシメチルシトシンの生物学的役割の決定
マウス胚性幹細胞(ES)分化中のDNAメチル化の力学的変化は、酵素の新たに定義されたファミリーを用いて同定することができる。以前の報告により、修飾シトシンの10%も5−ヒドロキシメチルシトシンの形態であることが示唆される。これらは、亜硫酸水素塩を使用した現在の方法を用いて見逃されている。この修飾付加体は、グアニンに相補的であり、ポリメラーゼに基づく増幅においてシトシンとして読み取られる。
【0079】
他のモデル生物のメチロームの探索
MspJI酵素ファミリーは、mCpGに作用するだけでなく、メチル化された部位の他のタイプを認識し切断することができる。例えば、アラビドプシスのゲノムDNA中に存在するmCNGは、MspJIの天然の基質である。これは、任意の生物における修飾された塩基の存在についてアッセイする単純な方法を提供する。例えば、MspJIを有する全ゲノムDNAの消化は、ポリアクリルアミドゲルから単離しやすい32bp断片を与える。その場合、この断片は、酵素の標準的なカクテルを用いてモノヌクレオチドに消化することができ、全消化を、HPLCおよび/または質量分析によって試験して修飾された塩基を同定した。アラビドプシス、ゼノパス(Xenopus)、ゼブラフィッシュ、ニワトリ、ニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)などの様々な生物ならびにトリパノソーマ(Trypanosome)などのキネトプラスチド原生動物(Crossら EMBO J.18巻:6573−6581頁(1999年))に見出される塩基Jなどの異常な修飾を含むことが知られるゲノムは、本明細書に記載した方法によって研究される。エピゲノムが確認された後、消化されたバンドは、ヒト用に確立されたプロトコールを用いて高処理の配列決定に送ることができる。
【0080】
【表1】
【0081】
【表2】
【背景技術】
【0001】
メチルトランスフェラーゼと関連するDNA切断酵素は、原核生物のゲノム中に広く存在する。DNA切断酵素は、通常、規定の部位でDNAを切断することにより、侵入するDNA(例えば、バクテリオファージ)から宿主細胞を防御する制限エンドヌクレアーゼ、該制限エンドヌクレアーゼ部位内の特定の塩基をメチル化することによって宿主DNAが分解されるのを防ぐDNAメチルトランスフェラーゼからなる(Robertsら、Nucleic Acids Res 35巻:D269−270(2007年))。そのため、これらの制限エンドヌクレアーゼは、メチル化感受性と呼ばれる。
【0002】
原核生物およびファージDNA内の修飾塩基は、ゲノムを制限エンドヌクレアーゼによる切断から防御する上である役割を果たし、メチル化シトシン(m5C)は、哺乳動物ゲノムの遺伝子発現に関与する。メチル化DNAを同定するための技法は、厄介であり、再現可能なやり方で実施することが実験上困難である。2つの手法が一般的に用いられる。1つは、シトシンメチル化への感受性が異なるHpaIIおよびMspIなどの制限酵素の使用を含む。例えば、HpaIIエンドヌクレアーゼは、CCGG認識部位内の2つのシトシンのいずれかをメチル化することによって遮断されるが、そのアイソシゾマーであるMspIは、外側のCがメチル化されているときにだけ遮断される。MspIは、内側のシトシンが修飾されているとき、DNAを切断する。第2の方法は、非メチル化シトシン残基の亜硫酸水素塩修飾、その後の選択的増幅および残りのDNAの配列決定を含む。この方法では、メチル化シトシンは治療に抵抗性である。この方法は、最適化することが容易でなく、複雑な化学修飾ステップ、およびその後の複雑なプライマーセットを用いた増幅を用いる。この方法は、より単純な代替手法がない場合に広く用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Robertsら、Nucleic Acids Res 35巻:D269−270(2007年)
【発明の概要】
【0004】
本発明の実施形態において、大型のDNAの酵素的切断によって得られる二重鎖オリゴヌクレオチド断片セットが提供され、大型DNAは、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含み、哺乳動物細胞に由来し得、より具体的にはヒト細胞に由来し得る。セット中の断片の少なくとも50%は、好ましくは類似のサイズになるものとし、好ましくは、中心的に位置する修飾ヌクレオチドを含むものとする。1つ以上の断片は、セットから単離することができる。大型DNAは、少なくとも長さ100ヌクレオチドとなり得;修飾ヌクレオチドは、例えば、メチル化シトシンまたはヒドロキシメチル化シトシンなどの修飾シトシンとなり得、修飾シトシンは、CpGまたはCNGを形成するためにグアニンに近接し得る。しかし、修飾シトシンは、代替的に、他のシトシン、アデニンまたはチミジンに近接して位置し得る。セット中のオリゴヌクレオチド断片は、好ましくは60ヌクレオチド長未満、例えば、28−36ヌクレオチドになり得;および/または修飾ヌクレオチド、具体的にはシトシンは、断片のどちらかの末端から30ヌクレオチド以内に位置し得る。
【0005】
本発明の一実施形態において、各酵素が修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離である位置でDNAを切断することができるように、DNA内の修飾ヌクレオチドを認識する1種以上の酵素を特徴とする酵素調製物が提供される。より具体的には、切断部位と修飾ヌクレオチドとの非ランダムな距離は、上記のタイプの断片セットを生成するように、その酵素に特徴的なものであり得る。1種以上の酵素は、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメイン、より具体的には、WXD(X)6G(X)3YXGD(X)10−15GN(X)2LX10−20PX3Fとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とする。
【0006】
本発明の一実施形態において、酵素調製物中の1種以上の酵素は、単一のオープンリーディングフレーム内の認識ドメインおよび切断ドメインによってさらに定義される。切断ドメインは、FEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するアミノ酸配列を有し得る。さらに、酵素の少なくとも1種は、配列番号7−22として同定された配列のいずれかとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有し得る。さらに、酵素の1種以上は、タンパク質親和性タグまたは他のタグに共有結合もしくは非共有結合により連結するまたは融合し得る。適当な親和性タグの例には、キチン結合ドメイン、マルトース結合ドメイン、抗体およびHisタグが含まれる。さらに、1種以上の酵素は、WXD(X)10YXGDを含むアミノ酸配列に結合特異性を有する抗体によって認識することができる。さらに、調製物は、アクチベーターDNAを含むことができる。
【0007】
本発明の一実施形態において、各酵素が修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離である部位で、より具体的には、切断部位と修飾ヌクレオチドとの距離が酵素に特徴的であり、それによって、断片セットを生成する部位で二重鎖DNAを切断することができるような、DNA中で修飾ヌクレオチドを認識する1種以上の酵素を含む酵素調製物が提供される。DNAが、二重鎖の各ストランド上でほぼ反対の位置に修飾ヌクレオチドを含む場合、断片セットは、類似のサイズとなり得るまたは半修飾DNAについては様々なサイズとなり得る。1種以上の酵素は、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とすることができる。
【0008】
本発明の一実施形態において、上記の酵素のN末端ドメインを認識しそれに結合することのできる抗体が提供される。
【0009】
本発明の一実施形態において、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む大型DNAを上記組成物で切断するステップおよびオリゴヌクレオチド断片セットを得るステップを含む方法が提供される。この方法は、このオリゴヌクレオチド断片セットを非切断DNAから分離するステップをさらに含むことができ、少なくとも1つの断片内に含まれる1つ以上の修飾ヌクレオチドの位置を決定するために、分離した断片セットから少なくとも1つの断片を配列決定するステップをさらに含むことができる。この方法は、配列決定または他の手段による大型DNA中の1つ以上の修飾ヌクレオチドの存在および位置についてオリゴヌクレオチド断片の一部またはすべてを分析するステップおよびゲノムもしくはメチロームマップ上で配列を位置づけて修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップを含むことができる。
【0010】
本発明の一実施形態において、配列番号7−22およびそれらの変異形からなる群から選択される配列を用いて配列データベースを検索するステップおよびWXD(X)10YXGDのコンセンサス配列を特徴とするN末端領域を有する追加の配列を同定するステップを含む方法は、上記などの酵素を同定するために提供される。この方法は、FEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKのコンセンサス配列、より具体的にはFE(X)2A(X)15−18 T/SX4DGGXDX2G/LX15−20E/QAKのコンセンサス配列を有する触媒ドメインを含むC末端を同定するさらなるステップを含むことができる。
【0011】
本発明の一実施形態において、方法は、DNA断片の混合物から単離するために提供され、これらのDNA断片は1つ以上の修飾ヌクレオチドを含み、混合物は、少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む大型DNAの酵素切断から生じる。この方法は、混合物に、修飾ヌクレオチドを含むこれらの断片を選択的に結合することができる固定化されたもしくは標識された親和性結合分子を加えることを含むことができる。あるいは、修飾ヌクレオチドを含むこれらの断片は、修飾ヌクレオチドを含まないこれらの断片からサイズ分離することができる。親和性結合分子の例は、上記の酵素調製物であり、酵素調製物の1種以上の酵素は、酵素切断活性を欠如するために突然変異されており、突然変異させた酵素は、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含むDNA断片を結合するために固体表面上で固定化される。親和性結合分子の他の例には、抗体、不活性化T4グルコシルトランスフェラーゼおよびDNMT1などの細胞タンパク質のメチル結合ドメインが含まれる。これらの分子は、例えば、キチン結合ドメイン、マルトース結合ドメインまたはビオチン分子のいずれかに融合することができ、その上、適当なカラムに結合することができる。
【0012】
本発明の他の実施形態では、方法は、修飾ヌクレオチドのあるパターンから得られた細胞調製物または組織サンプル中の現在もしくは将来の表現型特性を同定するために提供される。この方法には、上記の酵素調製物の手段によって細胞調製物もしくは組織から得られた大型DNAを断片に切断するステップ;および現在または将来の表現型特性を決定するために、断片内の修飾ヌクレオチドのための位置を対照DNA中の修飾ヌクレオチドのあるパターンと比較するステップが含まれる。
【0013】
本発明の他の実施形態では、上記方法は、修飾ヌクレオチドを結合することができる親和性結合分子と切断断片を接触させるステップ、または電気泳動によるもしくはサイズ分離を実施することのできる当技術分野で公知の他の手段によるステップをさらに含む。結合部分は、前述した通り酵素調製物を含むことができ、酵素切断活性は、従来の手段によって不活性化されている。したがって、修飾ヌクレオチドを有する断片は、修飾ヌクレオチドを欠如する断片から分離することができる。上記方法は、メチロームまたはゲノム上で固定化された切断断片内の1つ以上の修飾ヌクレオチドの位置を同定するステップをさらに含むことができる。位置は、分離した断片を配列決定することによって決定することができる。
【0014】
本発明の他の実施形態では、方法は、大型DNA中の少なくとも1つの修飾ヌクレオチドの位置を決定するために提供される。この方法には、上記の酵素調製物で大型DNAを切断するステップ;少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド切断セット生成物を得るステップ;および例えば、そのオリゴヌクレオチド切断セット生成物を配列決定することにより大型DNAの配列中の少なくとも1つの修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップが含まれる。そのセット中の配列決定するためのオリゴヌクレオチド断片の数は、このセットがクローン化DNAに由来する、または断片のサブセットを配列決定するために十分となり得る繰り返しに由来するか否かに依存し得る、またはセットが、このセット中のほぼすべての断片を配列決定することが望ましいこともあるユニーク配列を含むことが予測されるか否かに依存し得る。
【0015】
本発明の一実施形態において、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む精製された断片の調製物を得るために、1つ以上の断片が少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含むDNA断片の混合物を、DNA断片に共有結合的にもしくは非共有結合的に結合することのできる固定化された親和性結合タンパク質と接触するステップを含む方法が提供される。親和性結合タンパク質の例は、上記の酵素調製物中の突然変異させた酵素であり、酵素切断活性は不活性化している。この方法は、少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む1つ以上の断片を、結合タンパク質に結合するステップ;および1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む断片の精製された調製を得るステップをさらに含むことができる。
【0016】
本発明の一実施形態において、使用説明書と共に容器内の上記酵素調製物を含む、修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド断片を精製するためのキットが提供される。キットはアクチベーター分子をさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1A】MspJI RM系を示す図であり、MspJI RM系をコード化するマイコバクテリウム属種(Mycobacterium sp.)JLSのゲノム分節を示す図である。オープンリーディングフレームのNCBIアノテーションは、Mjls0821、推定上のヘリカーゼ;Mjls0822(MspJI)、制限エンドヌクレアーゼ;Mjls0823(V.MspJIP)、DNAミスマッチエンドヌクレアーゼvsr;Mjls0824(M.MspJI)、DNAシトシンメチルトランスフェラーゼである。
【図1B】MspJI RM系を示す図であり、MspJI酵素ファミリーの模式的なドメイン構造を示す図である。N末端ドメインは、本明細書において残りのC末端ドメインのタンパク質配列上流の約50%として定義される。
【図1C】N末端ドメインにおける保存されたモチーフを示す図である。
【図1D】C末端ドメインにおける保存されたモチーフを示す図である。
【図2A】MspJIに対する修飾依存性酵素活性を示す図である。 レーン1、pBR322(dcm+)DNA1μgのみ; レーン2、pBR322(dcm+)1μg+MspJI0.8μg; レーン3、pBR322(dcm+)1μg+MspJI0.8μg+BstNI10単位; レーン4、pBR322(dcm+)1μg+BstNI10単位のみ; レーン5、pBR322(dcm−)DNA1μgのみ;および レーン6、pBR322(dcm−)1μg+MspJI0.8μg。 すべての反応は、37℃で1時間温置し、1%アガロースゲル上で分離した。レーン3および4は、MspJIがBstNIによって切断されない部位を全く切断しないことを示す。したがって、CmC A/T GGにおいてメチル化されるこの基質上で、修飾Dcm部位だけが、MspJIによって切断される。すべてのDcm部位は、Dcmメチル化に感受性でないBstNIによって切断される。
【図2B】他の部位でメチル化されたpBR322(dcm−)のMspJI消化を示す図である。すべての反応は、50μl容積中で37℃で2時間行われ、1%アガロースゲルで分離した。MspJI0.8μgはすべての反応に用いられた。 レーン1、M.MspI(CmCGG)修飾pBR322 1μg; レーン2、M.HaeIII(GGmCC)修飾pBR322 1μg; レーン3、M.HpaII(CmCGG)修飾pBR322 1μg; レーン4、M.HhaI(GmCGC)修飾pBR322 1μg;および レーン5、M.AluI(AGmCT)修飾pBR322 1μg。
【図2C】ヒドロキシメチルシトシン−含有DNAにおけるMspJI消化を示す図である。すべての反応は、50μl容積中で37℃で1時間行われた。 レーン1、グルコシル化ヒドロキシメチルシトシンを有するT4野性型(wt)DNA1μg; レーン2、ヒドロキシメチルシトシンを有するT4 gtDNA1μg; レーン3、T4 wtDNA1μg+McrBC10単位; レーン4、T4 gtDNA1μg+McrBC10単位; レーン5、T4 wtDNA1μg+MspI20単位; レーン6、T4 gtDNA1μg+MspI20単位; レーン7、T4 wtDNA1μg+MspJI0.8μg; レーン8から11まで、1.6μgで開始する2−倍連続希釈したMspJIを有するT4 gtDNA 1μg(レーン8)。
【図2D】異なる量のDNAアクチベーターのonMspJI活性に対する効果を示す図である。レーン1から5まで、各反応は、pBR322 1μg(0.35pmol)およびMspJI 1.6pmolを含む。レーン1−4は、メチル化されたCCWGG部位を含むDNAアクチベーターの滴定(40、20、10、5pmol)を示す。レーン5は、DNAアクチベーターを含まないMspJIを用いたpBR322−消化を示す。レーン6は、BstNI(CCWGG)を用いたpBR322−消化を示す。
【図3】完全にメチル化されたDNAに対するMspJIの切断活性の概略図である。二重鎖切断はメチル化部位のどちらかの側で起こり得る。切断は、認識されたメチル化塩基の3’側においてである。この図において、上部ストランドメチル化シトシンが認識されるとき、MspJIは右側で切断し;底部ストランドメチル化シトシンが認識されるとき、MspJIは左側で切断する。切断部位から認識されたメチル化シトシンまでの距離は固定される。例えば、上部ストランドメチル化シトシンが認識されるとき、底部ストランドニッキング部位は、そこから16ヌクレオチド離れており、上部ストランドニッキング部位は、そこから12ヌクレオチド離れている。
【図4A】変性ゲルで分画された、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質上のMspJI切断を示す図であり、合成二重鎖オリゴヌクレオチドTGGTAATAATAAGGTTGAGGACTTTTTCCGGATGCCCGGAATGGGTTCAAAGG(配列番号1)中の予測した酵素切断部位(指定されたRt、Rb、Lt、Lb)を示す図である。上部ストランドの3’末端または底部ストランドの5’末端は、4Bに示した通り、FAMで標識される。
【図4B】変性ゲルで分画された、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質上のMspJI切断を示す図であり、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質におけるMspJI−消化を示す図である。 レーン1、非メチル化、標識された上部ストランド; レーン2、非メチル化、標識された底部ストランド; レーン3、上部および底部メチル化、標識された上部ストランド; レーン4、メチル化された上部および底部ストランド、標識された底部ストランド;8ntおよび7ntのサイズで切断された生成物は、底部ストランド中でゆらぎ切断を示唆している; レーン5、メチル化された上部ストランド、標識された上部ストランド; レーン6、メチル化された上部ストランド、標識された底部ストランド;レーン4のように、8ntおよび7ntのサイズで切断された生成物は、底部ストランド中でゆらぎ切断を示唆している; レーン7、メチル化された底部ストランド、標識された上部ストランド;および レーン8、メチル化された底部ストランド、標識された底部ストランド。 対照として、マーカーは、ゲルの右側で移動する。
【図4C】変性ゲルで分画された、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質上のMspJI切断を示す図であり、CpGを有するオリゴヌクレオチド配列および中心位置でCpGを有する断片を生成する酵素による切断部位を示す図である。
【図4D】変性ゲルで分画された、完全にメチル化されたおよび半メチル化されたオリゴ基質上のMspJI切断を示す図であり、アクチベーターDNAが存在するまたは存在しない場合におけるMspJIを用いた図4Cに示されるオリゴヌクレオチドの消化を示す図である。反応は10μl中で37℃で1時間行われた。各反応において、オリゴヌクレオチドは、1pmolであり、MspJIは0.4μgである。アクチベーターとの反応において、原液(15μM)1μlを10μl反応に加えた。反応5μlは取り出され、異なる時点で停止させ、20%未変性のポリアクリルアミドゲルで分離した。 レーン1、DNAのみ; レーン2、30分におけるアクチベーターのない消化反応; レーン3、30分におけるアクチベーターとの消化反応; レーン4、1.5時間におけるアクチベーターのない消化反応;および レーン5、1.5時間におけるアクチベーターとの消化反応。
【図5】異なるm5Cメチル化された部位におけるMspJI切断部位位置の配列分析を示す図である。pBR322 DNA(dcm−)は、様々なメチルトランスフェラーゼを用いてメチル化された。メチルトランスフェラーゼは、欄見出しの「メチラーゼ」の下に示される。ランオフ配列決定パターンは「配列決定クロマトグラムの例」の欄の下に示される(配列番号2−6)。推定された切断パターンは、「MspJI切断部位」の欄に示す。
【図6A】大型DNAが新規な酵素ファミリーのメンバーで切断されるとき、得られたオリゴヌクレオチドセットの代表的な断片である、中心に位置する修飾シトシンを有する二重鎖DNAを示す図である。
【図6B】図6Aで示されるオリゴヌクレオチド断片セットが干渉性バンドとして現れる、ポリアクリルアミドゲルにおけるヒトゲノムDNAのDNAサンプルを示す図である。32bpバンドは、ゲノムから得られたメチル化されたCpG部位を含む短い断片のプールを表す。このプールは、精製することができ、メチローム分析に関する次世代配列決定プラットフォームに直接入れることできる。
【図6C】MspJIファミリー中の様々なメンバー酵素によって生成された切断生成物の比較を示す図である。第1のレーンは、DNAマーカーを含む。その後のすべてのレーンは、異なるMspJIファミリーメンバー酵素をそれぞれ有する、CpG−メチル化HelaゲノムDNAの消化を含む。レーン1−3および5は、長さ約32ヌクレオチド(矢印)に対応するバンドを示す。レーン4において、RlaIは、CCWGGを認識し、中心に位置する修飾シトシンを提供するために認識部位のどちらかの側で切断する。しかし、この配列は、HelaゲノムDNA中で見出されない。 レーン1は、MspJIから得られた切断生成物を示す; レーン2は、Frankia5336から得られた切断生成物を示す; レーン3は、Lpg1234から得られた切断生成物を示す; レーン4は、RlaIから得られた切断生成物を示す; レーン5は、AspBHIから得られた切断生成物を示す; レーン6は、DNAのみを示す。
【図7−1】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−2】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−3】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−4】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−5】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−6】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−7】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図7−8】酵素のMspJIファミリーの代表的なメンバーのアミノ酸配列アラインメントを示す図である。アラインメントの5つ以上のメンバーにおいて保存される残基は、上部のレーン(「保存」)において示される。第2の構造予測は、下部の(「コンセンサス_ss」)で列挙される。第2の構造要素は、e、βシート;h、αへリックスである。
【図8−1】3つの生物における異なる長さのCG−中心配列のバイオインフォマティクス分析を示す図である。CG部位の総数は、ヒト、マウスおよびアラビドプシス(Arabidopsis)ゲノムの各生物について列挙される。欄は、異なる(配列が異なる)CG−中心配列の数、ユニークである(単一のコピーに発生する)数、ユニークであるかかる全CG−中心配列の画分およびユニーク(単一のコピー)である異なるCG−中心配列の画分を報告している。
【図8−2】3つの生物における異なる長さのCG−中心配列のバイオインフォマティクス分析を示す図である。CG部位の総数は、ヒト、マウスおよびアラビドプシスゲノムの各生物について列挙される。欄は、異なる(配列が異なる)CG−中心配列の数、ユニークである(単一のコピーに発生する)数、ユニークであるかかる全CG−中心配列の画分およびユニーク(単一のコピー)である異なるCG−中心配列の画分を報告している。
【発明を実施するための形態】
【0018】
実施形態の詳細な記述
ファミリーのメンバーが二重鎖DNA中の修飾ヌクレオチドを認識し、次いで、修飾ヌクレオチドから下流(3’方向)の非ランダムな距離で切断される場合、修飾特異的DNA切断酵素の新規なファミリーが見出された。これらの酵素の独特な特性の1つは、これらが修飾ヌクレオチドを含む短いDNA断片をゲノムDNAを含む大型DNAから直接放出できることである。修飾ヌクレオチドが各ストランドに対して反対の位置に存在するとき、これらの酵素は、DNA中で両ストランドにおいて二重鎖切断をもたらすことができる。DNAが片側のストランドのみに修飾ヌクレオチドを含むとき、二重鎖切断は、修飾ヌクレオチドの片側で起こる。したがって、大型DNA中の修飾ヌクレオチドの位置は、切断生成物をクローン化することによっておよび/または配列決定することによって推論することができる。超高処理の配列決定プラットフォームを用いて、信頼できる迅速な方式でメチル化シトシンまたはヒドロキシル−メチル化シトシンなどの修飾ヌクレオチドを同定し位置づけることが可能である。
【0019】
「修飾」ヌクレオチドは、5−ヒドロキシメチル基または5−メチル基などの余分な化学基を含む任意のヌクレオチドを意味するものとする。例えば、「修飾」シトシンは、哺乳動物ゲノムにおいてCpGおよび植物ゲノムにおいてCNGとして生じ、一般に、対称性のため、同じ位置で両方のストランドでメチル化することが可能である。ヒドロキシメチルシトシンは、ヒトDNAの構成物として認識されている(Tahilianiら、Science324巻(5929号):930−5頁(2009年);Kriaucionis and Heintz、Science 324巻(5929号):929−30頁(2009年))。
【0020】
「大型DNA」は、ゲノムのサイズまでの100ヌクレオチドを超えるサイズを有する、任意の天然に存在するもしくは合成DNAを意味するものとする。
【0021】
オリゴヌクレオチド断片「セット」に関連する「類似のサイズ」は、長さ約±5ヌクレオチド以下で変わる断片を意味するものとする。しかし、異なる断片「セット」は、5−50ヌクレオチドの範囲のサイズを有してもよい。
【0022】
「中心に位置する」は、二重鎖の断片の同じストランドにおいてほぼ中心である片側のストランド上で修飾ヌクレオチドの位置に対応するものとする。この位置は、一般に、断片のどちらかの末端からヌクレオチドをカウントすることによって決定された中心の5ヌクレオチド以内である。
【0023】
「N末端ドメイン」は、タンパク質のアミノ酸配列の約50%まで伸長する領域を意味する。本発明の一実施形態において、N末端ドメイン内の保存された領域は、SEQ ID:NO:22(MspJI)の81から224アミノ酸に対応し、C末端ドメイン内の保存された領域は、タンパク質(配列番号22(MspJI))のC末端の300アミノ酸に対応する。
【0024】
大型二重鎖DNAの切断によって得られた類似のサイズの「オリゴヌクレオチド断片セット」は、修飾ヌクレオチドが、第2の相補的なストランド上の他の修飾ヌクレオチドとほぼ反対の、片側のストランドに位置するとき、修飾ヌクレオチドの両側で大型DNAの切断から生じる断片を意味する。
【0025】
「酵素調製物」は、試薬を意味し、インビボでその天然状態で発生するものではないことを意味するものとする。
【0026】
複数の大型DNA(例えば、染色体)からなるゲノムが切断される場合、各大型DNAは、類似のサイズのオリゴヌクレオチド断片セットを生じる。全ヒトゲノムの切断から得られた断片の混合物は、各セットが染色体に由来する、複数のオリゴヌクレオチド断片セットとして、または状況に依存する単一の断片セットとしてみなすことができる。一実施形態では、オリゴヌクレオチドセットは、異なるDNA配列を有する少なくとも6つのオリゴヌクレオチド断片を含む。例えば、オリゴヌクレオチドセットは、異なる配列を有する少なくとも10のオリゴヌクレオチドまたは異なる配列を有する少なくとも20のオリゴヌクレオチドを含むことができる。一実施形態では、クローン化二重鎖DNAは、両方のストランド上にあるCpGにおける一部位で、例えば、シトシンの修飾部分で標的ヌクレオチドで酵素により修飾することができる。この例では、MspJI酵素ファミリーのメンバーによる二重鎖切断は、修飾シトシンの両側で非ランダムな距離で起こる。オリゴヌクレオチドセットは、中心に位置する修飾ヌクレオチドを有する同様のサイズの断片からなる。
【0027】
ファミリー中の酵素が微生物中で判明したものに限られるものではないが、酵素の新たに記載されたMspJIファミリーのメンバーは、微生物起源から同定されている。BLAST検索によって、本明細書で定義するファミリー中のタンパク質をコード化するすべての生物起源から得られたゲノムを含むDNAデータベース中で同定された配列の数は、比較的小さいことが示されている。16の相同体が、図1C、1Dおよび7−1から7−7に示されており、この配列同一性%および相同性(類似性)%は、表2に示される。
【0028】
修飾ヌクレオチドを認識し修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離でDNAを切断することのできる酵素は、N末端ドメイン中で配列モチーフを共有することが判明している。これらの酵素は、非ランダムサイズの断片を産生するために修飾ヌクレオチドの両側でDNAを独自に切断することができることが判明している。真核細胞ゲノム中のシトシンの5位の修飾部分(m5C)は、遺伝子発現の調節に最も一般的に関連する。本発明の実施形態は、CpG部位の修飾シトシン、すなわち環外のN4位のシトシン(mN4C)、またはアデニンなどのシトシン以外の修飾ヌクレオチド、例えば、環外のN6位のアデニン(mN6A)を認識することのできる酵素を包含することができ、かかる酵素は修飾認識配列のどちらか一方の側で切断する。
【0029】
保存された配列ドメインおよびある種の機能的特徴により本明細書で定義された酵素のファミリーには、誘導体酵素または認識および/または触媒ドメインの外側または内側に配列修飾部分を有する変異体が含まれる。さらに、組換え型誘導体酵素または酵素変異体は、標識、タグまたはマーカーとして使用する第2のタンパク質に融合することができるファミリー(米国特許第5,643,758号)またはセレノシスチン置換によって行われるなどの標識として働く置換を含むことができるファミリー(特許第7,141,366号を参照のこと)中に含まれる。酵素の上記ファミリーの他に、N末端ドメインがメチル化DNAまたはヒドロキシメチル化DNA結合ドメインとして働くような、触媒ドメインが修飾されるまたは存在しない誘導体酵素および酵素変異体が考えられる。
【0030】
オリゴヌクレオチド断片セットを生成するための酵素のMspJIファミリーの使用は、単一の酵素を利用することができる以上の酵素を含むことができ、酵素のいくつかまたはすべては、MspJIファミリーのメンバーであるまたはMspJIファミリーのメンバーに由来する。
【0031】
新たに定義されたファミリーのメンバーは、化学修飾または突然変異の前に、以下に列挙する特徴の1つ以上によって構造的に定義することができる。
【0032】
(a)ヘテロマーでない;
(b)単一のオープンリーディングフレーム中の認識および切断機能;
(c)コード配列およびタンパク質配列がメチルトランスフェラーゼモチーフを含まない;
(d)WXD(X)10YXGDであるN末端ドメイン中の保存されたモチーフとの少なくとも90%の配列相同性;および
(e)保存されたモチーフを包含する共通の第2の構造要素。
【0033】
図1Bおよび図7−1から7−7は、触媒コアを構築する第2の構造要素の全体的な順番が、ヘリックス(H1)−ヘリックス(H2)−シート(S1)−シート(S2)−シート(S3)−ヘリックス(H3)−シート(S4)−ヘリックス(H4)である、酵素ファミリーの一実施形態を示す(例えば、h=ヘリックスであり、一連のeがβ−プリーツシートを表す、図7−1から7−7を参照のこと。)。保存されたFEは、α−ヘリックスH2中にあり;第1の保存されたアスパラギン酸(D)は、2つのβシートS1およびS2間のヒンジ領域にあり;第2の保存されたアスパラギン酸は、βシートS2中にあり;保存された(Q/E)XKは、βシートS3中にある。
【0034】
ファミリーのメンバーは、配列番号7−22から選択される配列または関連する配列を用いてBLAST検索によって同定することができる。次いで、これらの該当項目から、N末端ドメイン中の上記で指定されたコンセンサス配列をさらに検索し、必要に応じてコンセンサス配列FEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKのC末端ドメインにおける少なくとも90%配列相同性または同一性もまた検索する。必要に応じて、N末端ドメイン中の保存された配列は、WXD(X)6G (X)3YXGD(X)10−15GN(X)2L X10−20PX3Fとの90%を超える配列相同性および/またはFE(X)2A(X)15−18 T/SX4DGGXDX2G/LX15−20E/QAKとの90%を超える配列相同性に伸張拡張することができる。
【0035】
次いで、選択される配列は、当技術分野で公知の技法によって、例えばインビトロ転写−翻訳(PURExpress(商標)、New England Biolabs、Inc.(NEB)、Ipswich、MA)によってまたは#ER2655(NEB Express、#C2523、NEB、Ipswich、MA)などの修飾された塩基を欠如する微生物宿主にクローン化することによって発現することができ、定義されたサイズのオリゴヌクレオチド断片を生成するための修飾ヌクレオチドを含むおよび/または中心に位置する修飾ヌクレオチドを含むDNAの切断についてアッセイすることができる。
【0036】
抗体は、モノクローナルまたはポリクローナル抗体を生成するための標準的な技法を用いて酵素(MspJI酵素ファミリー)の新たに定義されたファミリーのメンバーに産生することができる。これらの抗体もしくは断片は、修飾された大型DNAに結合したMspJI酵素ファミリーのメンバーのインサイツ標識化のために用いることができる。酵素は、切断機能が不活性化されるまたは除去されるように突然変異し得る。この場合、次いで、断片は、抗体結合することのできる親和性マトリックスに結合することによって分離することができる。
【0037】
機能上、MspJIは、メチラーゼ遺伝子配列に隣接する、データベース中でDNA配列として同定され、そのため、エンドヌクレアーゼ遺伝子と名付けられた。しかし、MspJIがタンパク質として発現したとき、制限エンドヌクレアーゼ活性を決定するための標準的なアッセイを用いて不活性であることが判明した。エシェリキア・コリ(E.coli)のDcm+株から得られたDNAで温置したとき、酵素は活性であり、エシェリキア・コリのDem−株から得られたDNAについて試験したとき、不活性であったという本明細書に記載されている思いがけない発見がなければ、これにより、普通なら、さらなる試験を終了しているはずである。酵素がヒトゲノムDNAなどの修飾シトシンを含むことが知られている真核細胞のDNAで温置されたとき、高分子量DNAのスメアは、約32塩基対のサイズに対応する断片を含む明らかに可視のバンドと共に、ポリアクリルアミドゲル上で観察された(図6Bを参照のこと)。
【0038】
関連する酵素のファミリーは同定され(図7−1から7−7)、これらの酵素の代表的な例によるDNA切断は、ヒトゲノムDNAで試験された。試験された酵素は、図6Cにおけるゲル上で観察することができるように、約32ヌクレオチドの同様のサイズのオリゴヌクレオチド断片セットを生成した。
【0039】
本明細書に記載されている酵素の新たに定義されたファミリーは、切断がDNA上の酵素認識部位の下流の実質的に固定された距離で行われる、5位でヌクレオチド残留物修飾を認識するおよびオリゴヌクレオチド断片セットを生成するこれらの能力を含むために特に興味深い(図6A、6Bおよび6Cを参照のこと)。本発明の実施形態において、修飾部位からの切断距離は、以下の規定に従う。
【0040】
(1)回帰性m5CpGを有する二重鎖DNAまたは両方のストランドにおいて極めて接近した他の修飾ヌクレオチドの場合、二重鎖切断は、類似のサイズの断片を生成するために、修飾ヌクレオチドのそれぞれの側で行うことができる。一実施形態では、修飾CpGを有する片側のストランド上の切断部位間の距離は、12塩基となることが判明し、m5Cから反対側のストランド上の切断部位への距離は、4塩基オーバーハングを含めて16塩基(MspJI)となり、その結果、長さ32塩基のオリゴヌクレオチド断片になることが判明した。
【0041】
(2)半修飾二重鎖DNAの場合、二重鎖切断は、修飾ヌクレオチドから3’下流である位置で行われる。同じストランド上の切断部位から修飾ヌクレオチドまでの距離は、一定である(例えば、MspJIの場合、距離は12塩基であり、もう一方の側のストランド上の切断部位からの修飾ヌクレオチドまでの距離は、16塩基である。)。DNA中の半修飾の部位は、MmeI様酵素(MmeIなど、米国特許第7,115,407号を参照のこと)によって認識された部位を含むオリゴヌクレオチドを、修飾ヌクレオチドから16ヌクレオチドの部位における片側の部位で切断された半修飾DNAに連結することによって検出することができる。オリゴヌクレオチドは、底部ストランドにおける4塩基伸長部へのアニーリングを可能にするため、MmeI部位オリゴヌクレオチドの5’末端で4つの変性ヌクレオチドを含むことができる。あるいは、4塩基伸長部における単一のストランド領域が標準的な分子生物学技法を用いて満たされるように、平滑末端のオリゴヌクレオチドは用いられ得る。MmeI様酵素は、MspJI切断断片が、修飾断片の約2ヌクレオチド上流である18もしくは19ヌクレオチド上流を切断する。この方式において生成された断片は配列決定することができ、DNAにおける半修飾ヌクレオチドの位置が決定される。
【0042】
ヒト、マウスおよびアラビドプシスから得られたゲノム中のCpG部位の数は、バイオインフォマティクスを用いて決定されている。次いで、これらの生物のゲノムが、中心に位置するCpGを含む、24塩基から60塩基の様々な長さの断片に切断される場合、ユニーク配列を有する断片は、サイズが増加するに従ってヒトにおいて全ユニーク配列の71%から91%を表し、同じ基準によってマウスにおいて83%から90%を表し、アラビドプシスにおいて89%から95%を表す。
【0043】
異なる配列を有する定義された長さのこれらの配列が、全配列と区別され別々に分析される場合、その場合、サイズ24−60ヌクレオチドの断片の96%−98%は、ヒトゲノムの単一の遺伝子座をマッチさせる。図8−1から8−2に提供されるバイオインフォマティクス分析において、断片の長さが60ヌクレオチドである場合、その場合、25,538,480が異なる配列を有し、これらの98%がゲノム中の単一の座をマッチさせる、中心に位置するCpGを含む26,185,493断片がある(図8−1から8−2を参照のこと)。
【0044】
そのため、新たに定義されたファミリーにおける酵素によって生成されたオリゴヌクレオチド断片セットにかなりの情報価値があり、酵素は修飾ヌクレオチドを認識し、修飾ヌクレオチドからの距離でDNAを切断して同様のサイズの断片を好ましくは生成する。データによって、かかる断片の大型の画分がゲノム中の単一の座を位置づける可能性が高いことが示される。これによって、最初にメチロームを創出するための単純で効率的な方法が可能である。その結果、高処理配列分析は、ゲノム中の実際の修飾ヌクレオチドのすべてが迅速におよび容易でないまでも、大部分の位置を生成することができる。
【0045】
本発明の一実施形態において、スクリーニングアッセイは、酵素の修飾特異的切断活性を決定するために記載される(実施例1を参照のこと)。これらのアッセイは、制限するものではない。一実施形態では、選択される宿主細胞は、特異的DNAメチルトランスフェラーゼ遺伝子を含むプラスミドで転換された。次いで、発現されたメチルトランスフェラーゼは、特定の部位で宿主ゲノムをメチル化した。様々な定義された配列特異性を有する何百ものメチルトランスフェラーゼは、文献に記載されている(例えば、REBASE(登録商標)、New England Biolabs、Ipswich、MAによって維持される公的に入手可能なオンラインデータベースを参照のこと)。異なるメチル化特異性を有するこれらのメチルトランスフェラーゼのいずれかは、スクリーニング目的のために用いることができる。宿主の修飾パターンに対して作用することができる修飾依存性切断活性を有する遺伝子を発現する相溶性のあるプラスミドを導入することにより、これらの転換された細胞の生存率が低減するまたはなくなり、転換プレーティング効率は低くなる。非メチル化された宿主は、メチル化−特異的エンドヌクレアーゼ遺伝子との並行転換において高いプレーティング効率を示すはずである。したがって、この試験は、コードされた遺伝子産物の修飾依存性切断特性を確認する。
【0046】
MspJIファミリーにおける酵素の活性は、好ましくは、16bp未満の長さを有し、修飾dcm部位(例えば、dcm(C5mCWGG)部位)を含む二重鎖DNAアクチベーターの存在中で増強することができる。切断部位でホスホロチオネート結合を含む30bp切断抵抗性DNAアクチベーターはまた、酵素反応を刺激した。
【0047】
DNAサンプルのメチル化またはヒドロキシメチル化のレベルを決定することは、エピジェネティックな研究に重要である。ゲノムのエピジェネティックな調節は、シトシンを5−メチルシトシンに変換するためにほとんどCpG部位で、メチル基のDNAへの付加によって達成することができ、おそらく、ヒドロキシメチルシトシンによってその逆で達成することができる染色質リモデリングを含む。真核細胞のゲノム中のシトシンのメチル化は、ある親の生殖系列からこの親から遺伝する染色体を標識する接合体中で持続することができる(遺伝子インプリンティング)。さらに、メチル化の大きな変化は、接合生殖後および発生する生物の組織中で起こる(Morganら、Hum Mol Genet 14 Spec No.1:R47−58(2005年))。さらに、ゲノムの一部の領域でのメチル化は、環境因子に応じて変わり得る(Liら、Cell 69巻(6号):915−926頁(1992年))。メチル化パターンの相違は、例えば、胚性幹細胞の、不適切な発生過程の決定的な指標となり得る(Brunnerら Genome Research 19巻: 1044−1056頁(2009年))。
【0048】
いくつかの酵素(DNMT1など)は、m5Cに高親和性を有する。この酵素がDNAの「半メチル化された」部分を達成する場合(メチルシトシンが2つのDNAストランドのうちのただ1つに存在する場合)、酵素は、他の半分をメチル化する。
【0049】
DNAメチル化は、繰り返し配列に起こり、転移因子の発現および可動性を抑制するのに役立つ(Slotkinら、Nat Rev Genet.8巻(4号):272−85頁(2007年))。自発的な脱アミノ反応のため、5−メチルシトシンは、チミジンに変換することができ;そのため、CpG部位は突然変異することが多く、したがって、これらが非メチル化のままであるCpGアイランドにおいて以外、ゲノム中で稀になる。この状態における脱アミノ反応は、シトシンをウラシルに変換する。メチル化パターンの診断上の変化は、永続的な遺伝子突然変異の頻度の増加を検出する可能性を有する。ヒトゲノムにおけるメチル化は、治療を探索する目的のために癌細胞において研究されている(例えば、Gargiuloら、The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 41巻:127−35頁(2009年);およびGronbaekら、Basic Clin Pharmacol Toxicol 103巻:389−96頁(2008年)を参照のこと)。
【0050】
本発明の実施形態は、マップ(メチローム)を生成するためにゲノム中の修飾ヌクレオチドを位置づける能力をかなり向上させる。ヒトメチロームは、全生物におけるおよび個別の細胞における個人間の表現型の変動に関する研究を容易にするはずであり、発生、老化および疾患に関する有用な情報をもたらすことができる。この情報から、疾患が現れる前に癌などの疾患に対する感受性を決定し、強力な診断検査および治療薬を提供する可能性を有する適当な治療を設計することが可能である。
【0051】
新規な特性を有する酵素のファミリーを同定し新規なオリゴヌクレオチド断片を創出すると、ヒトゲノムにおいて見出される修飾された塩基の濃度を提供する1組以上のオリゴヌクレオチド断片セットの単離を可能にすることにより、ヒトメチロームの状態の記述ができるようになる。1セット(以上の)の断片の単離は、ゲル電気泳動、固相親和性結合または他の手段により容易になり得る。メチローム分析は、ゲノム中で実質的にすべてのCpGジヌクレオチドをメチル化するM.SssIでゲノムを処理することを含むことができる対照を付加することによって補助することができる。(Yegnasubramanianら、Nucleic Acids Res 34巻:e19(2006年))。
【0052】
酵素切断によって生じる1セット(以上の)オリゴヌクレオチド断片は、DNA中の修飾シトシンヌクレオチドを同定し位置づけるためにNextGen配列決定法を用いて現在利用可能である種類の高処理の配列決定方法を用いて配列決定することができる。この手法は、任意の大型DNAまたは哺乳動物ゲノムなどのゲノムのためのメチロームの生成を非常に単純化する。ゲノムの特定の領域の迅速な診断方法のための特異的なオリゴヌクレオチド切断生成物の選択は、癌などの疾患と相関した修飾シトシンの異常な存在または非存在を決定することができる。特異的なオリゴヌクレオチドは、個体のある特定の表現型を決定するために用いることができる。例えば、断片セットの定義された配列または固体表面上に示された(アレイハイブリダイゼーション)もしくは溶液中でタグを付けた(または逆もまた同様)配列のセットへのハイブリダイゼーションは、メチロームを特徴付ける断片の標準的なセットとの矛盾を明らかにすることができる。qPCRまたはアレイハイブリダイゼーションは、存在量を目的とする1つ以上の公知の位置を調べるために用いることができる。修飾ヌクレオチドまたは結合分子は、蛍光もしくは化学発光タグまたは検出を容易にするために当技術分野で公知の他の標識方法で標識することができる。
【0053】
ゲノム中の修飾ヌクレオチドは、不活性化された切断部位を有する新たに定義されたファミリーの突然変異酵素メンバーを用いてインサイチュで同定することができる。突然変異酵素の結合部位を可視化することによって、修飾ヌクレオチドの位置は決定することができる。
【0054】
酵素の新たに定義されたファミリーのメンバーは、大規模な生成のために組換え型タンパク質を形成するように遺伝子工学によって作ることができる。組換え型タンパク質の精製は、酵素が追加の使用を有する親和性タグに融合するように融合タンパク質を形成することによって容易にすることができる。例えば、タグがビオチン、Hisペプチド、キチン結合ドメインもしくはマルトース結合タンパク質ドメインまたは他の基質結合ドメインである場合、そのファミリーのメンバーは、親和性マトリックス上で、メチル結合ドメインとして作用するそれ自体を直接単離することができるまたは抗体親和性マトリックスに結合することによって単離することができるまたは親和性タグによって単離することができる。単独の、修飾されたまたはタグに融合された組換え型タンパク質は、画像処理目的のために蛍光で標識することができる。
【0055】
酵素反応速度論が単一の代謝回転、低い代謝回転である場合または酵素が全体的に触媒活性を欠如する場合、修飾ヌクレオチドを含む断片にさらに結合した酵素または酵素融合タンパク質は、配列決定または診断検査用に修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド断片を残りの断片から分離するために親和性マトリックスに直接結合することもできる。
【0056】
主にMspJIについて以下に提供される実験プロトコールは、限定するものではない。当業者は、新たに定義されたファミリーの任意の追加のメンバーに対して以下に提供されている通り実験計画を使用することができる。
【0057】
2008年12月23日出願の米国特許仮出願第61/140,586号および2009年12月8日出願の米国特許仮出願第61/267,617号を含めた、本明細書で引用されるすべての参考文献は、参照により本明細書に組み込む。
【実施例】
【0058】
(実施例1):MspJI酵素ファミリーのメチル化特異的DNA切断活性
酵素の生成
MspJI酵素ファミリーの組換え型メンバーを、dcm−株ER2566中で発現させ、複数のクロマトグラフィステップを用いて実質的に均質になるまで精製した。N末端8xHisタグを有した酵素を、最初にHiTrapヘパリンHPカラム(GE、Piscataway、NJ)で精製し、次いでHisTrap HPカラム(GE、Piscataway、NJ)で精製し、最後にHiTrap SPカラム(GE、Piscataway、NJ)で精製した。精製手順は製造業者の推奨に従った。酵素画分の切断活性を(部分的にdcm−メチル化される)λDNAでアッセイした。発現レベルをさらに改善するために、酵素をコード化するDNAは、コドン最適化することができる。
【0059】
スクリーニングアッセイによるMspJI酵素ファミリーの切断パターンの決定
アッセイは、以下のステップの1つ以上を含むことができる。
1.任意に公知の配列を有する、合成のまたは天然に存在する大型DNA中で標的ヌクレオチドをメチル化する。例えば、λDNAは、CmCWGG部位でおよびシトシンが完全に5mCシトシンによって置換されるXP−12ファージゲノムDNAで部分的にdcm−メチル化されたものを用いることができる。
2.大型DNAをMspJI酵素ファミリーと反応させる。
3.例えば、ポリアクリルアミドゲルを用いて切断生成物をサイズ分離する。
4.類似のサイズのオリゴヌクレオチド断片セットを配列決定して、修飾ヌクレオチドの位置を決定する;
5.必要に応じて、大型DNA配列上で断片配列を位置づける。
【0060】
ステップ(1)の同化作用は、インビトロでDNAを修飾するために異なるメチルトランスフェラーゼと反応させている、異なる大型DNA調製物を用いるステップを含む。これらの基質を、基質特異性を同定するために用いる。
【0061】
生成物を、1%アガロースゲル電気泳動によって分析し、エチジウムブロマイドによって可視化することができる。例えば、M.HpaII(NEB、Ipswich、MA)は、CmCGG修飾DNAを生成することができる。プラスミドDNA消化は、1%アガロースゲル電気泳動およびエチジウムブロマイド染色を用いた可視化によってモニターすることができる。あるいは、任意のメチル化された部位が容易に創出することができ、メチルトランスフェラーゼの利用可能性と無関係であり得る、修飾部位を含む合成二重鎖オリゴヌクレオチドが用いることができる。目的とする回帰性部位中の修飾ヌクレオチドには、例えば、NmCGN、mCNG、NGmCN、GNmCなどが含まれる(Nは、A、T、GまたはCである。)。完全にメチル化されたオリゴヌクレオチドの他に、半メチル化された部位を有するオリゴヌクレオチドは、このようなやり方で試験することができる。5−ヒドロキシメチル化シトシンおよび5−グルコシル化ヒドロキシメチル化シトシンなどの、修飾部分の他のタイプは、合成中にオリゴヌクレオチドに直接組み入れることができるまたはヒドロキシメチル化シトシン残基のバクテリオファージT4グルコシルトランスフェラーゼによるさらなる修飾によって組み入れることができる。
【0062】
切断部位を決定するために、基質オリゴヌクレオチドは、その5’末端または3’末端で33Pにより標識される。切断生成物を、7M−尿素20%ポリアクリルアミド変性ゲル上で一塩基分解能に移動させ分析する。
【0063】
インビボスクリーニングアッセイによるMspJI酵素ファミリーメンバーの特徴付け
CCWGG中の内側のシトシンをCmCWGGにメチル化し、所望の切断活性を有する酵素のための標的基質として使用する内因性メチラーゼ遺伝子dcmを有するER1992株、およびdcm遺伝子型を有し5−メチルシトシンを有さないおよびメチル化特異的酵素による切断を受けないER2566を、新規な組換え型制限エンドヌクレアーゼのメチル化特異的活性についてのスクリーニングのために用いた。
【0064】
インビトロアッセイによるMspJI酵素ファミリーメンバーの活性の測定
1kbの介在配列によって分離されたたった2つのメチル−Cを含むプラスミドを用いる。これは、3つの断片、3kbのプラスミド主鎖、1kbの挿入および2つの32bp断片を残して切断する。この消化が完了するまで行われるとき、切断されてないプラスミドは消失し、1kbおよび主鎖のバンドのその後の出現は、アガロースゲルで容易に定量化できる。このプラスミドをdam−dcm株に転換し、アッセイ基質として精製する。かかるプラスミドは、Stewart、F.ら、Biological Chemistry 379巻:611−616頁(1998年)に記載されている。
【0065】
インビトロアッセイを用いた修飾結合配列対非修飾結合配列のMspJI酵素ファミリーメンバーの特異性の決定
MspJIのインビトロ活性を、dcmメチル化されたプラスミドDNA pBR322についての図2Aに示される通り、様々なメチル化および非メチル化DNA基質で定量化した。MspJIはエンドヌクレアーゼ活性を示し(図2A、レーン1および2)、このエンドヌクレアーゼ活性は、DNAメチル化依存性であった。対照的に、MspJIは、dcm修飾を有さないpBR322で作用しなかった(図2A、レーン5および6)。二重消化アッセイにおけるm5Cメチル化に非感受性である、制限酵素BstNI(CC↓WGG)を用いることによって、MspJIによるpBR322(dcm+)上の切断部位が、dcm部位にあるまたはそれに近接することが示された(図2A、レーン2、3および4)。二重消化は、BstNIパターンを変更さず、MspJIが非BstNI部位で切断しなかったことが示唆された。
【0066】
上記で試験したm5C修飾DNAに加えて、MspJIは、M.TaqI−(TCGmA)またはdam−(GmATC)メチル化されたpBR322(dcm−)DNAに対してエンドヌクレアーゼ活性を示さなかった。これにより、MspJIが標的m6−アデニンメチル化DNAを標的にしなかったことが確認され、MspJI遺伝子がdam+株(ER2566、NEB、Ipswich、MA)において維持し発現することができるという事実に整合した。さらに、MspJIは、M.BstNI(CCWGG、N4−シトシンメチラーゼ)メチル化DNAを用いることによって決定することができるため、N4−メチルシトシンを含むプラスミドDNAに明らかに作用しない。
【0067】
MspJI酵素ファミリーメンバーの5−ヒドロキシメチルシトシンまたは5−グルコシル−ヒドロキシメチルシトシンを含むDNA基質に対する活性のアッセイ
グルコシル化されたシトシンを有する野生型T4ファージDNAおよびT4α gt57 β gt14(欠損したグルコシルトランスフェラーゼを有し、したがって、DNA中でヒドロキシメチル化シトシンを含む突然変異、以下T4gt)から得られたDNAを、基質として用いた(図2C、レーン1および2)。MspJIを、T4 gt DNAを分解することができ(図2C、レーン8−11)、グルコシル化されたDNA上で不活性化した(図2C、レーン7)。比較のため、他の修飾依存性エンドヌクレアーゼ、McrBC(図2C、レーン3および4)およびこれらの修飾DNA基質を有する典型的なタイプIIP制限酵素MspI(図2C、レーン5および6)の活性を示した。40−3000塩基対によって分離した(A/G)mCの対を認識するMcrBCはまた、ヒドロキシメチルシトシンを含むDNAに対するヌクレアーゼ活性を示したが、T4野生型DNAに対する活性を示さず、Msplは、両方の基質に関して不活性であった。MspJIが、McrBCよりも大きな範囲までT4 gt DNAを分解することができ、McrBCよりもそのより広範な認識配列によって説明することができることに留意されたい。全体として、MspJIは、ピリミジン環上で5−CH3または5−CH2OHが付加されたシトシン修飾DNAを特に標的にしていると思われる。
【0068】
切断部位周囲の基質配列の決定
異なるメチル化された部位を有するMspJIによって消化されたDNAサンプルは、キャピラリー配列決定を行い、切断部位は、ピークが配列決定クロマトグラムにおけるメチル化された部位に近い高さが減少する位置から推論された(図5に示された例)。切断の位置は、配列シグナル(ピーク)が高さが減少する位置で起こる。多くの場合では、ポリメラーゼがDNAを流出するために鋳型でないアデニンを加え、このような「流出ピーク」アデニンの位置は、切断の位置のさらなる証拠である。配列決定クロマトグラムデータに関するある観測は、切断部位がメチル化された部位から離れた部位で起こることであった。図5はまた、異なるメチル化された部位におけるMspJIの推定された切断パターンを示す。他の観測では、配列決定ピークの高さの減少、基質中に存在しないアデニンの付加は、一般にメチル化された部位の両側で存在したということであった。両側におけるクロマトグラムの反応は、MspJIが、DNAをメチル化された結合配列のそれぞれの側で切断したことを実証した。これは、メチル化された結合部位の対称性と整合する。2つの流出ピークの存在は、同じストランド上における2つの独立した切断イベントについての証拠である。
【0069】
MspJIは、片側のストランド上でm5Cを認識し、次いで、同じストランド上で3’下流の12ヌクレオチドを切断し相補的なストランド上で下流の16ヌクレオチドを切断し、5’オーバーハングの4塩基を残したことが結論付けられた。同様に、相補的なストランド上のm5Cが認識されたとき、同じパターンの切断は、同じ認識部位の周囲の2つの二重鎖切断が、中間部でメチル化された部位を有する断片を放出したことを実証していることが観察された。その断片の厳密な長さは、2つのストランド上のメチル基との間の距離に依存する。HpaIIによってメチル化された部位(Cm5CGG)またはHhaIによってメチル化された部位(Gm5CGC)の場合において、DNA基質から切除された断片の長さは、5’オーバーハングの2つの4塩基を含めた32ヌクレオチドとなることが予想された。
【0070】
MspJI酵素ファミリーメンバーの完全にメチル化されたおよび半メチル化されたDNAに対する活性の比較
複製中に起こり得る、半メチル化DNA基質上で活性であるか否かを調査するために、FAMで標識された合成基質を消化アッセイにおいて用いた(図4A)。図4Aは、予想される切断部位および生成物サイズを示し、図4Bは、7M尿素20%ポリアクリルアミド変性ゲル上で分離した消化反応を示す。照合のためのm5Cは、オリゴ中のM.HpaII部位(CmCGG)においてである。上部ストランドまたは底部ストランド上でのヌルメチル化、完全メチル化、半メチル化を試験し、上部ストランドおよび底部ストランド上の切断イベントを、図4Bに示される通り、それらを個別に標識化することによって観察した。
【0071】
完全にメチル化されたDNA上で、MspJIを、メチル化された部位の両側で切断する。上部ストランド上で、それをメチル化された部位のどちらか一方の側で切断し、その結果(切断部Ltから得られた)40bp断片および(切断部Rtから得られた)11または12bp断片(図4B、レーン3)をもたらす。対称的に、底部ストランド上で、これは2回切断し、(切断部Lbから得られた)36ntの長い断片および(切断部Rbから得られた)7もしくは8ntのより短い断片を生成する(図4B、レーン4)。
【0072】
半メチル化された基質上で、ストランドメチル化状態は、二重鎖切断のみがメチル化された塩基を含むストランドの3’側上で起こるように切断の側を指示する。例えば、上部ストランドメチル化のみを有する基質の場合、各切断イベントは、より短い断片のみが観察されるように(図4B、レーン5および6)、5mCの3’側にある。これらは、底部ストランドメチル化を有する基質に適用し、より長い断片のみが示される(図4B、レーン7および8)。これらの結果により、それぞれのm5Cは同じ側で2つの切断に関連し、かかる関連は対称的であることが示される。したがって、理論によって縛られることを望まずに、MspJIが、上部もしくは底部ストランドの完全にメチル化された部位において、メチル化された部位のそれぞれ半分を別々に認識することおよびその場合は、半分の部位が切断の方向性を指示することを提案する。
【0073】
共有の保存されるDNA配列を有するMspJI酵素ファミリーメンバー、第2の配列モチーフ、および結合の特徴付けおよび切断特性
問い合わせ配列として、MspJIなどのMspJIファミリーのメンバーのアミノ酸配列を用いることによって、GenBankに対するPSI−BLAST検索(Altschulら、Nucleic Acids Res 25巻:3389−3402頁(1997年))では、かなりの配列相同性を有する100件以上を検索した。上位にヒットしたもののうち16個の遺伝子は、配列の長さ中でMspJIにかなりの類似性を有した。図1Dにおいて、部分的な多重配列アラインメントは、MspJIサブファミリー内の保存された触媒モチーフの周りで提供される。保存された触媒モチーフの有意性は、D334AおよびQ355A突然変異がMspJIの触媒活性を完全に消失させる、特定部位の突然変異誘発実験によって示される。
【0074】
MspJIファミリーの予測される第2の構造要素を、PROMALSウェブサーバーによって創出された多重配列アラインメントを用いて決定した(Peiら Nucleic Acids Res 35巻:W649−652(2007年))(図1Bは、概要図を示し、図7−1から7−7は完全なアラインメントを示す。)。触媒C末端ドメインの構造コアは、3つの連続するストランド(図1B中のβ1β2β3)を有し、β3の末端におけるモチーフ(Q/E)xKおよびβ2の開始における保存された残基Dを有する(図7−1から7−7)(Wahら Proc Natl Acad Sci U S A 95巻:10564−10569頁(1998年))。β1β2β3後のα4−β4−α5−β5の順序における2つのへリックスおよびストランドは、モノマー間の相互作用インターフェースを形成する(図1B)。
【0075】
酵素の新たに定義されたファミリーのメンバーの切断活性を改善する上でのアクチベーターの役割の決定
二重鎖5−メチルシトシン(例えば、11mer、15−mer、19merおよび23mer)を含むアクチベーター2量体を試験してMspJI酵素ファミリーのメンバーによる消化が促進できるか否かを決定した。これらの2量体を、2つの一本鎖オリゴヌクレオチドをアニーリングすることによってまたは一本鎖オリゴヌクレオチドのヘアピン形成によって構成する。
【0076】
アクチベーターに関するアッセイには、様々な長さの中心で5−メチル−Cを含む自己相補的なオリゴヌクレオチドを構成することが含まれる。オリゴヌクレオチドは、これらが結合するまたは伸長することができないように反応からのその後の除去のために5’末端でビオチン化され、3’アミノ修飾される。次いで、アクチベーターを、配列決定における干渉のためのストレプトアビジンビーズを除去する前後に切断を増強する能力についてアッセイする。
【0077】
(実施例2):メチロームを位置づけることにおける酵素の適用の実証
マウスまたはヒトゲノムのメチローム分析を分析するために、ヒトもしくはマウスゲノムDNA1−2μgを、一塩基分解能でメチローム分析のために用いる。ゲノムを、任意に、ビオチンを含むアクチベーター分子の存在中でMspJIファミリーのメンバーにより消化し、その後、ストレプトアビジン磁気親和性ビーズを用いてアクチベーター分子を除去する。消化されたDNAを、NEBNext(商標)(NEB、Ipswich)末端修復モジュールを用いて末端修復し、エタノール沈殿し、適当な容積の水に溶解する。消化されたゲノムDNAを、NEBNext(商標)クイックリゲーションモジュール(NEB、Ipswich、MA)を用いてバーコード化したSOLiDプライマーおよびP1プライマーに結合する。結合させた生成物を、10%TBEポリアクリルアミドゲル上で分離し、(100−130bpの間で)約110bpの結合させた生成物を、エチジウムブロマイド染色により可視化した後切除する。破砕および浸漬または適当な溶離方法を用いて、SOLiD配列決定のためにDNAを単離する(Applied Biosystems、Inc.、Life Technologies、Inc.、Carlsbad、CA)。例えば、MspJIは、切断のためにメチル化シトシン残基およびヒドロキシメチル化シトシン残基との間で区別せず、したがって、配列決定データは、全メチロームの分析をもたらす。
【0078】
哺乳動物における5−ヒドロキシメチルシトシンの生物学的役割の決定
マウス胚性幹細胞(ES)分化中のDNAメチル化の力学的変化は、酵素の新たに定義されたファミリーを用いて同定することができる。以前の報告により、修飾シトシンの10%も5−ヒドロキシメチルシトシンの形態であることが示唆される。これらは、亜硫酸水素塩を使用した現在の方法を用いて見逃されている。この修飾付加体は、グアニンに相補的であり、ポリメラーゼに基づく増幅においてシトシンとして読み取られる。
【0079】
他のモデル生物のメチロームの探索
MspJI酵素ファミリーは、mCpGに作用するだけでなく、メチル化された部位の他のタイプを認識し切断することができる。例えば、アラビドプシスのゲノムDNA中に存在するmCNGは、MspJIの天然の基質である。これは、任意の生物における修飾された塩基の存在についてアッセイする単純な方法を提供する。例えば、MspJIを有する全ゲノムDNAの消化は、ポリアクリルアミドゲルから単離しやすい32bp断片を与える。その場合、この断片は、酵素の標準的なカクテルを用いてモノヌクレオチドに消化することができ、全消化を、HPLCおよび/または質量分析によって試験して修飾された塩基を同定した。アラビドプシス、ゼノパス(Xenopus)、ゼブラフィッシュ、ニワトリ、ニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)などの様々な生物ならびにトリパノソーマ(Trypanosome)などのキネトプラスチド原生動物(Crossら EMBO J.18巻:6573−6581頁(1999年))に見出される塩基Jなどの異常な修飾を含むことが知られるゲノムは、本明細書に記載した方法によって研究される。エピゲノムが確認された後、消化されたバンドは、ヒト用に確立されたプロトコールを用いて高処理の配列決定に送ることができる。
【0080】
【表1】
【0081】
【表2】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む大型DNAの酵素による切断によって得られる、少なくとも50%が類似のサイズであり、中心に位置する修飾ヌクレオチドを有する断片を含む二重鎖オリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項2】
1つ以上の断片がセットから単離される、請求項1に記載のセット。
【請求項3】
大型DNAが少なくとも長さ100ヌクレオチドである、請求項1または2に記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項4】
大型DNAが哺乳動物ゲノムDNAである、請求項1から3のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項5】
大型DNAがヒトゲノムDNAである、請求項1から4のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項6】
中心に位置する修飾ヌクレオチドがシトシンである、請求項1から5のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項7】
中心に位置する修飾シトシンがグアニンに近接する、請求項1から6のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項8】
修飾シトシンがメチル化シトシンもしくはヒドロキシメチル化シトシンである、請求項1から7のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項9】
断片がサイズ60ヌクレオチド未満である、請求項1から8のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項10】
断片が28−36ヌクレオチドの範囲で類似のサイズを有する、請求項1から9のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項11】
少なくとも1つの修飾ヌクレオチドが、断片の一末端から30ヌクレオチド以内に位置する、請求項1から10のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項12】
DNA中で修飾ヌクレオチドを認識し、修飾ヌクレオチドから距離がある部位でDNAを切断し、それによって請求項1に記載の断片セットを生成する少なくとも1種の酵素を含み、前記少なくとも1種の酵素が、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とする、酵素調製物。
【請求項13】
少なくとも1種の酵素が修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離でDNAを切断する、請求項12に記載の酵素調製物。
【請求項14】
少なくとも1種の酵素が、WXD(X)6G(X)3YXGD(X)10−15GN(X)2LX10−20PX3Fとの90%を超える配列相同性を有するN末端保存ドメインを有する、請求項12または13に記載の酵素調製物。
【請求項15】
少なくとも1種の酵素が、単一のオープンリーディングフレームによってコードされた認識ドメインおよび切断ドメインを含む、請求項12から14のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項16】
少なくとも1種の酵素が、FEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するC末端保存ドメインを有する、請求項12から15のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項17】
少なくとも1種の酵素が、配列番号7−22から選択されたタンパク質配列との90%を超える配列相同性を有するアミノ酸配列を有する、請求項12から16のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項18】
親和性タグに融合された、請求項12から17のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項19】
親和性タグが、キチン結合ドメイン、マルトース結合ドメインおよびHisタグからなる群から選択される、請求項12から18のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項20】
アクチベーターDNAをさらに含む、請求項12から19のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項21】
少なくとも1種の酵素のN末端ドメインが抗体によって認識されることができる、請求項12から20のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項22】
請求項21に定義された抗体。
【請求項23】
DNA中で修飾ヌクレオチドを認識し、修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離でDNAを切断する1種以上の酵素を含み、前記1種以上の酵素が、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列類似性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とする酵素調製物。
【請求項24】
a.1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む大型DNAを酵素により切断するステップ;および
b.オリゴヌクレオチド断片セットを得るステップ
を含む、請求項1に記載のオリゴヌクレオチド断片セットを得るための方法。
【請求項25】
オリゴヌクレオチド断片セットを切断されていないDNAから分離するステップをさらに含む、請求項24に記載の方法。
【請求項26】
分離した断片セットから、前記断片セットのなかの少なくとも1つの断片を配列決定して、前記少なくとも1つの断片内に含まれる1つ以上の修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップ
をさらに含む、請求項24または25に記載の方法。
【請求項27】
大型DNA中の1つ以上の修飾ヌクレオチドの存在および位置についていくつかの標的オリゴヌクレオチド断片を分析するステップ
をさらに含む、請求項24から26のいずれかに記載の方法。
【請求項28】
オリゴヌクレオチド断片セットのなかの実質的にすべての断片を配列決定するステップおよびゲノム配列マップ上に配列を位置づけて修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップ
をさらに含む、請求項24から27のいずれかに記載の方法。
【請求項29】
a.配列番号7−22およびそれらの変異形からなる群から選択される配列を用いて配列データベースを検索するステップ;および
b.WXD(X)6G(X)3YXGD(X)10−15GN(X)2L X10−20PX3Fのコンセンサス配列を特徴とするN末端領域を有する追加の配列を同定するステップ
を含む、請求項12に記載の酵素調製物中で1種以上の酵素を同定するための方法。
【請求項30】
同定された追加の配列がFEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKのコンセンサス配列を有する触媒ドメインを含むC末端を有する、請求項29に記載の方法。
【請求項31】
a.混合物に請求項12に記載の酵素調製物を加えるステップであって、少なくとも1種の酵素が酵素切断活性を欠如するように突然変異されており、突然変異酵素が固体表面上で固定化されるステップ;および
b.固定化された酵素に結合されたDNA断片を混合物から分離するステップ
を含む、混合物から、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含むDNA断片を単離する方法。
【請求項32】
a.大型DNAを請求項12に記載の酵素調製物で切断するステップ;
b.それぞれの断片が少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド切断断片セットを得るステップ;および
c.オリゴヌクレオチド切断セット生成物中で1つ以上のオリゴヌクレオチドを配列決定することによって、大型DNAの配列マップ中で少なくとも1つの修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップ
を含む、大型DNA中の少なくとも1つの修飾ヌクレオチドの位置を決定する方法。
【請求項33】
a.請求項12に記載の酵素調製物によって、細胞調製物または組織から得られた大型DNAを断片に切断するステップ;および
b.現在または将来の表現型の特性を決定するために、対照DNAにおける修飾ヌクレオチドのパターンと、断片内の修飾ヌクレオチドの位置を比較するステップ
を含む、修飾ヌクレオチドのパターンから得られた細胞調製物または組織サンプル中で、現在または将来の表現型の特性を同定する方法。
【請求項34】
(a)が、
(i)親和性結合タンパク質の固定化された調製物と、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む断片に結合する分子を有する切断断片を接触させることにより;または
(ii)サイズ分離により、
1つ以上の修飾ヌクレオチドを有する断片を修飾ヌクレオチドを欠如する断片から分離するステップをさらに含む、請求項33に記載の方法。
【請求項35】
親和性結合タンパク質が、請求項12に記載の酵素調製物に由来し、少なくとも1種の酵素の酵素切断活性が不活性化されている、請求項33または34に記載の方法。
【請求項36】
(a)が、メチロームまたはゲノム上で、固定化された切断断片内の1つ以上の修飾ヌクレオチドの位置を同定するステップをさらに含む、請求項33から35のいずれかに記載の方法。
【請求項37】
a.断片の1つ以上が少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む、DNA断片の混合物を親和性結合分子の固定化された調製物と接触させるステップ;
b.少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む1つ以上の断片を親和性結合分子に結合するステップ;および
c.1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む断片の精製調製物を得るステップ
を含む、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む断片の精製調製物を得るための方法。
【請求項38】
親和性結合分子が請求項12に記載の酵素調製物であり、少なくとも1種の酵素の酵素切断活性が不活性化されている、請求項37に記載の方法。
【請求項39】
酵素調製物中の少なくとも1種の酵素が結合部分と結合している、請求項37または38に記載の方法。
【請求項40】
容器内に、請求項12に記載の酵素調製物および使用説明書を含むキット。
【請求項41】
アクチベーター分子をさらに含む、請求項40に記載のキット。
【請求項1】
1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む大型DNAの酵素による切断によって得られる、少なくとも50%が類似のサイズであり、中心に位置する修飾ヌクレオチドを有する断片を含む二重鎖オリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項2】
1つ以上の断片がセットから単離される、請求項1に記載のセット。
【請求項3】
大型DNAが少なくとも長さ100ヌクレオチドである、請求項1または2に記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項4】
大型DNAが哺乳動物ゲノムDNAである、請求項1から3のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項5】
大型DNAがヒトゲノムDNAである、請求項1から4のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項6】
中心に位置する修飾ヌクレオチドがシトシンである、請求項1から5のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項7】
中心に位置する修飾シトシンがグアニンに近接する、請求項1から6のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項8】
修飾シトシンがメチル化シトシンもしくはヒドロキシメチル化シトシンである、請求項1から7のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項9】
断片がサイズ60ヌクレオチド未満である、請求項1から8のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項10】
断片が28−36ヌクレオチドの範囲で類似のサイズを有する、請求項1から9のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項11】
少なくとも1つの修飾ヌクレオチドが、断片の一末端から30ヌクレオチド以内に位置する、請求項1から10のいずれかに記載のオリゴヌクレオチド断片セット。
【請求項12】
DNA中で修飾ヌクレオチドを認識し、修飾ヌクレオチドから距離がある部位でDNAを切断し、それによって請求項1に記載の断片セットを生成する少なくとも1種の酵素を含み、前記少なくとも1種の酵素が、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とする、酵素調製物。
【請求項13】
少なくとも1種の酵素が修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離でDNAを切断する、請求項12に記載の酵素調製物。
【請求項14】
少なくとも1種の酵素が、WXD(X)6G(X)3YXGD(X)10−15GN(X)2LX10−20PX3Fとの90%を超える配列相同性を有するN末端保存ドメインを有する、請求項12または13に記載の酵素調製物。
【請求項15】
少なくとも1種の酵素が、単一のオープンリーディングフレームによってコードされた認識ドメインおよび切断ドメインを含む、請求項12から14のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項16】
少なくとも1種の酵素が、FEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKとの90%を超えるアミノ酸配列相同性を有するC末端保存ドメインを有する、請求項12から15のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項17】
少なくとも1種の酵素が、配列番号7−22から選択されたタンパク質配列との90%を超える配列相同性を有するアミノ酸配列を有する、請求項12から16のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項18】
親和性タグに融合された、請求項12から17のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項19】
親和性タグが、キチン結合ドメイン、マルトース結合ドメインおよびHisタグからなる群から選択される、請求項12から18のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項20】
アクチベーターDNAをさらに含む、請求項12から19のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項21】
少なくとも1種の酵素のN末端ドメインが抗体によって認識されることができる、請求項12から20のいずれかに記載の酵素調製物。
【請求項22】
請求項21に定義された抗体。
【請求項23】
DNA中で修飾ヌクレオチドを認識し、修飾ヌクレオチドから非ランダムな距離でDNAを切断する1種以上の酵素を含み、前記1種以上の酵素が、WXD(X)10YXGDとの90%を超えるアミノ酸配列類似性を有するN末端保存ドメインをさらに特徴とする酵素調製物。
【請求項24】
a.1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む大型DNAを酵素により切断するステップ;および
b.オリゴヌクレオチド断片セットを得るステップ
を含む、請求項1に記載のオリゴヌクレオチド断片セットを得るための方法。
【請求項25】
オリゴヌクレオチド断片セットを切断されていないDNAから分離するステップをさらに含む、請求項24に記載の方法。
【請求項26】
分離した断片セットから、前記断片セットのなかの少なくとも1つの断片を配列決定して、前記少なくとも1つの断片内に含まれる1つ以上の修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップ
をさらに含む、請求項24または25に記載の方法。
【請求項27】
大型DNA中の1つ以上の修飾ヌクレオチドの存在および位置についていくつかの標的オリゴヌクレオチド断片を分析するステップ
をさらに含む、請求項24から26のいずれかに記載の方法。
【請求項28】
オリゴヌクレオチド断片セットのなかの実質的にすべての断片を配列決定するステップおよびゲノム配列マップ上に配列を位置づけて修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップ
をさらに含む、請求項24から27のいずれかに記載の方法。
【請求項29】
a.配列番号7−22およびそれらの変異形からなる群から選択される配列を用いて配列データベースを検索するステップ;および
b.WXD(X)6G(X)3YXGD(X)10−15GN(X)2L X10−20PX3Fのコンセンサス配列を特徴とするN末端領域を有する追加の配列を同定するステップ
を含む、請求項12に記載の酵素調製物中で1種以上の酵素を同定するための方法。
【請求項30】
同定された追加の配列がFEX20−30DX2−4DX19−22(Q/E)XKのコンセンサス配列を有する触媒ドメインを含むC末端を有する、請求項29に記載の方法。
【請求項31】
a.混合物に請求項12に記載の酵素調製物を加えるステップであって、少なくとも1種の酵素が酵素切断活性を欠如するように突然変異されており、突然変異酵素が固体表面上で固定化されるステップ;および
b.固定化された酵素に結合されたDNA断片を混合物から分離するステップ
を含む、混合物から、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含むDNA断片を単離する方法。
【請求項32】
a.大型DNAを請求項12に記載の酵素調製物で切断するステップ;
b.それぞれの断片が少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド切断断片セットを得るステップ;および
c.オリゴヌクレオチド切断セット生成物中で1つ以上のオリゴヌクレオチドを配列決定することによって、大型DNAの配列マップ中で少なくとも1つの修飾ヌクレオチドの位置を決定するステップ
を含む、大型DNA中の少なくとも1つの修飾ヌクレオチドの位置を決定する方法。
【請求項33】
a.請求項12に記載の酵素調製物によって、細胞調製物または組織から得られた大型DNAを断片に切断するステップ;および
b.現在または将来の表現型の特性を決定するために、対照DNAにおける修飾ヌクレオチドのパターンと、断片内の修飾ヌクレオチドの位置を比較するステップ
を含む、修飾ヌクレオチドのパターンから得られた細胞調製物または組織サンプル中で、現在または将来の表現型の特性を同定する方法。
【請求項34】
(a)が、
(i)親和性結合タンパク質の固定化された調製物と、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む断片に結合する分子を有する切断断片を接触させることにより;または
(ii)サイズ分離により、
1つ以上の修飾ヌクレオチドを有する断片を修飾ヌクレオチドを欠如する断片から分離するステップをさらに含む、請求項33に記載の方法。
【請求項35】
親和性結合タンパク質が、請求項12に記載の酵素調製物に由来し、少なくとも1種の酵素の酵素切断活性が不活性化されている、請求項33または34に記載の方法。
【請求項36】
(a)が、メチロームまたはゲノム上で、固定化された切断断片内の1つ以上の修飾ヌクレオチドの位置を同定するステップをさらに含む、請求項33から35のいずれかに記載の方法。
【請求項37】
a.断片の1つ以上が少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む、DNA断片の混合物を親和性結合分子の固定化された調製物と接触させるステップ;
b.少なくとも1つの修飾ヌクレオチドを含む1つ以上の断片を親和性結合分子に結合するステップ;および
c.1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む断片の精製調製物を得るステップ
を含む、1つ以上の修飾ヌクレオチドを含む断片の精製調製物を得るための方法。
【請求項38】
親和性結合分子が請求項12に記載の酵素調製物であり、少なくとも1種の酵素の酵素切断活性が不活性化されている、請求項37に記載の方法。
【請求項39】
酵素調製物中の少なくとも1種の酵素が結合部分と結合している、請求項37または38に記載の方法。
【請求項40】
容器内に、請求項12に記載の酵素調製物および使用説明書を含むキット。
【請求項41】
アクチベーター分子をさらに含む、請求項40に記載のキット。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7−1】
【図7−2】
【図7−3】
【図7−4】
【図7−5】
【図7−6】
【図7−7】
【図7−8】
【図8−1】
【図8−2】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7−1】
【図7−2】
【図7−3】
【図7−4】
【図7−5】
【図7−6】
【図7−7】
【図7−8】
【図8−1】
【図8−2】
【公表番号】特表2013−514758(P2013−514758A)
【公表日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−543636(P2011−543636)
【出願日】平成21年12月22日(2009.12.22)
【国際出願番号】PCT/US2009/069175
【国際公開番号】WO2010/075375
【国際公開日】平成22年7月1日(2010.7.1)
【出願人】(591021970)ニユー・イングランド・バイオレイブス・インコーポレイテツド (18)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年12月22日(2009.12.22)
【国際出願番号】PCT/US2009/069175
【国際公開番号】WO2010/075375
【国際公開日】平成22年7月1日(2010.7.1)
【出願人】(591021970)ニユー・イングランド・バイオレイブス・インコーポレイテツド (18)
【Fターム(参考)】
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