RU2240350C1 - Method for identifying gene mutation and polymorphism - Google Patents
Method for identifying gene mutation and polymorphism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2240350C1 RU2240350C1 RU2003106697/13A RU2003106697A RU2240350C1 RU 2240350 C1 RU2240350 C1 RU 2240350C1 RU 2003106697/13 A RU2003106697/13 A RU 2003106697/13A RU 2003106697 A RU2003106697 A RU 2003106697A RU 2240350 C1 RU2240350 C1 RU 2240350C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- allele
- pcr
- specific
- primers
- primer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, в частности к молекулярной диагностике, молекулярной медицинской генетике, молекулярной онкологии.The invention relates to medicine, in particular to molecular diagnostics, molecular medical genetics, molecular oncology.
Аллель-специфическая полимеразная цепная реакция (ПЦР) является одним из методов прямой детекции известных точковых мутаций и однонуклеотидных полиморфизмов. В основе метода лежит неспособность Taq ДНК-полимеразы к амплификации фрагмента при наличии несоответствия (mismatch) между вариабельным нуклеотидом на матричной ДНК и 3'-концом одного из олигопраймеров (Newton C.R. et al., 1989; Bottema C.D.K. et al., 1990).Allele-specific polymerase chain reaction (PCR) is one of the methods for direct detection of known point mutations and single nucleotide polymorphisms. The method is based on the inability of Taq DNA polymerase to amplify a fragment in the presence of a mismatch between the variable nucleotide on template DNA and the 3'-end of one of the oligoprimers (Newton C.R. et al., 1989; Bottema C.D.K. et al., 1990).
Однако при субоптимальных условиях ПЦР зачастую происходит амплификация фрагмента даже в случае подобного несоответствия. Это обстоятельство весьма существенно ограничивает применение аллель-специфической ПЦР (Malcolm E.K. et al., 2000).However, under suboptimal PCR conditions, fragment amplification often occurs even in the event of such a mismatch. This circumstance very significantly limits the use of allele-specific PCR (Malcolm E.K. et al., 2000).
Известны следующие способы увеличения достоверности аллель-специфической ПЦР (Sarkar G. et al.,1989; Sommer S.S. et al.,1992):The following methods are known to increase the reliability of allele-specific PCR (Sarkar G. et al., 1989; Sommer S.S. et al., 1992):
1) повышение температуры отжига праймеров;1) increasing the temperature of the annealing of the primers;
2) снижение количества циклов ПЦР;2) reduction in the number of PCR cycles;
3) понижение концентрации ключевых компонентов ПЦР (хлорида магния, нуклеотидов, ДНК-полимеразы, праймеров, исходной матрицы ДНК);3) a decrease in the concentration of key PCR components (magnesium chloride, nucleotides, DNA polymerase, primers, the original DNA matrix);
4) добавление в реакцию веществ, неселективно повышающих специфичность ПЦР, так называемых “энхансеров специфичности”: глицерол, тритон Х-100, формамид, диметилсульфоксид и др.;4) adding to the reaction substances that non-selectively increase the specificity of PCR, the so-called “specificity enhancers”: glycerol, X-100 triton, formamide, dimethyl sulfoxide, etc .;
5) добавление специфичного, но не способного к элонгации праймера, содержащего на 3'-конце дидеоксинуклеотид (ddNTP) (Orou A. et al., 1995).5) the addition of a specific but not elongable primer containing a dideoxynucleotide (ddNTP) at the 3'-end (Orou A. et al., 1995).
Наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на уменьшении концентрации праймеров в реакции (Sommer S.S., Groszbach A.R., Bottema C.D.: PCR amplification of specific alleles (PASA) is a general method for rapidly detecting known singlebase changes. // Biotechniques. 1992 Jan; 12(1):82-7). В описываемом способе с целью достижения специфичности реакции используется снижение абсолютных концентраций праймеров в реакции до 0.05 μМ и менее.Closest to the proposed is a method based on reducing the concentration of primers in the reaction (Sommer SS, Groszbach AR, Bottema CD: PCR amplification of specific alleles (PASA) is a general method for rapidly detecting known singlebase changes. // Biotechniques. 1992 Jan; 12 (1): 82-7). In the described method in order to achieve the specificity of the reaction, a decrease in the absolute concentration of primers in the reaction to 0.05 μM or less is used.
Однако этот способ далеко не во всех случаях позволяет добиться строгой специфичности ПЦР. К тому же, он, как и прочие перечисленные выше способы, имеет существенный недостаток, т.к. значительно уменьшает выход ПЦР-продукта.However, this method is far from being able to achieve strict PCR specificity in all cases. In addition, it, like the other methods listed above, has a significant drawback, because significantly reduces the yield of the PCR product.
Таким образом, в процессе оптимизации аллель-специфической ПЦР требуется эмпирически найти довольно узкий диапазон условий, когда, с одной стороны, их жесткость не позволяет амплифицировать неспецифичный фрагмент, а с другой стороны, не происходит полного подавления реакции. Практика показывает, что выполнение этой задачи сопряжена с серьезными, подчас неразрешимыми трудностями.Thus, in the process of optimization of allele-specific PCR, it is necessary to empirically find a rather narrow range of conditions when, on the one hand, their rigidity does not allow amplification of a non-specific fragment, and on the other hand, the reaction is not completely suppressed. Practice shows that the implementation of this task is fraught with serious, sometimes insoluble difficulties.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в следующем: упрощение протокола оптимизации аллель-специфической ПЦР, повышение ее достоверности. Это достигается посредством применения обратимого депонирования праймеров при помощи комплементарных депонирующих олигонуклеотидов.The technical result achieved by the invention is as follows: simplification of the optimization protocol for allele-specific PCR, increasing its reliability. This is achieved through the use of reversible deposition of primers using complementary deposition oligonucleotides.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
В предлагаемом изобретении в каждую из проводимых ПЦР-реакций добавляются депонирующие олигонуклеотидные последовательности, комплементарные аллель-специфическим праймерам. Это позволяет обратимо депонировать часть находящихся в реакции праймеров. В данной системе происходит конкуренция за аллель-специфический праймер между депонирующим олигонуклеотидом и ДНК-матрицей. В случае полной комплементарности между аллель-специфическим праймером и матрицей сразу после отжига праймера происходит его элонгация, что увеличивает сродство праймера к матрице и является началом синтеза амплифицируемого фрагмента (фиг.1, правый верхний фрагмент). В случае неполной комплементарности между аллель-специфическим праймером и матрицей, когда имеется 3'-концевой неспареный нуклеотид и элонгация существенно затруднена, праймер успевает диссоциировать с матрицей, а депонирующый олигонуклеотид, связывая его, препятствует реассоциации с матрицей (фиг.1, правый нижний фрагмент). Таким образом, неспецифическая амплификация предотвращается (фиг.1, левая колонка). Существенным преимуществом данного подхода является то, что депонирование праймеров происходит обратимо, т.к. процесс отжига-плавления праймеров и депонирующих олигонуклеотидов повторяется с каждым циклом ПЦР. Благодаря этому добавление депонирующих олигонуклеотидов в концентрациях, сопоставимых с концентрацией праймеров (соотношение депонирующих олигонуклеотидов к праймерам может варьировать в диапазоне 0.5:1 - 5:1), не отражается критически на кинетике реакции и позволяет использовать обычное число ПЦР-циклов для получения достаточного количества продукта.In the present invention, depositing oligonucleotide sequences complementary to allele-specific primers are added to each of the PCR reactions. This allows you to reversibly deposit part of the primers in the reaction. In this system, there is competition for an allele-specific primer between the depositing oligonucleotide and the DNA template. In the case of complete complementarity between the allele-specific primer and the matrix, immediately after annealing of the primer, it is elongated, which increases the affinity of the primer to the matrix and is the beginning of the synthesis of the amplified fragment (Fig. 1, upper right fragment). In the case of incomplete complementarity between the allele-specific primer and the matrix, when there is a 3'-terminal unpaired nucleotide and the elongation is significantly difficult, the primer has time to dissociate with the matrix, and the depositing oligonucleotide, by binding it, prevents reassociation with the matrix (Fig. 1, lower right ) Thus, non-specific amplification is prevented (Fig. 1, left column). A significant advantage of this approach is that the deposition of primers is reversible, because the process of annealing-melting of primers and depositing oligonucleotides is repeated with each PCR cycle. Due to this, the addition of depositing oligonucleotides at concentrations comparable to the concentration of primers (the ratio of depositing oligonucleotides to primers can vary in the range 0.5: 1 - 5: 1) does not critically affect the kinetics of the reaction and allows using the usual number of PCR cycles to obtain a sufficient amount of product .
Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.
На первом этапе была оптимизирована аллель-специфическая ПЦР фрагмента гена TNF-α, содержащего полиморфизм - 308G/A. Для исключения ложных результатов генотипы также были определены с помощью метода ПЦР-ПДРФ (полиморфизма длин рестрикционных фрагментов) (фиг.2). Аллель-специфическая ПЦР включала 2 аллель-специфических праймера [5' - CAATAGGTTTTGAGGGGCATGG - 3'(праймер G); 5' - CAATAGGTTTTGAGGGGCATGA - 3'(праймер А)] для определения полиморфного нуклеотида, а также общий праймер: 5' - CGATGGAGAAGAAACCGAGA - 3'. Основные параметры ПЦР были следующие: 50 нг геномной ДНК, 0.5 ед. модифицированной (heat-activated) Taq ДНК-полимеразы, 10 mM Tris-HCl (рН - 8.3), 50 mМ КСl, 5% глицерол, 1.0 mM MgCl2, 200 μМ dNTP, 0.125 μM каждого из праймеров, конечный объем реакции - 10 μ1, 30 циклов (95°-35", 60°-1’, 72°-50"). Для данной реакции оптимальными оказались достаточно жесткие условия: высокая температура отжига (t=60°С), низкая концентрация хлорида магния (1.0 mM), низкая концентрация праймеров (0.125 μМ) и ограниченное число циклов ПЦР (n=30). При релаксации любого из указанных параметров наблюдалась неспецифическая амплификация (фиг.2, левая колонка). С другой стороны, более жесткие условия ПЦР приводили к полному отсутствию продукта (данные не представлены).At the first stage, the allele-specific PCR of the TNF-α gene fragment containing the 308G / A polymorphism was optimized. To exclude false results, genotypes were also determined using the PCR-RFLP method (restriction fragment length polymorphism) (figure 2). Allele-specific PCR included 2 allele-specific primers [5 '- CAATAGGTTTTGAGGGGCATGG - 3' (primer G); 5 '- CAATAGGTTTTGAGGGGCATGA - 3' (primer A)] for the determination of a polymorphic nucleotide, as well as a common primer: 5 '- CGATGGAGAAGAAACCGAGA - 3'. The main parameters of PCR were as follows: 50 ng of genomic DNA, 0.5 units. modified (heat-activated) Taq DNA polymerase, 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 5% glycerol, 1.0 mM MgCl 2 , 200 μM dNTP, 0.125 μM of each primer, final reaction volume - 10 μ1, 30 cycles (95 ° -35 ", 60 ° -1 ', 72 ° -50"). Rather stringent conditions were found to be optimal for this reaction: high annealing temperature (t = 60 ° С), low concentration of magnesium chloride (1.0 mM), low concentration of primers (0.125 μM) and a limited number of PCR cycles (n = 30). When relaxing any of these parameters, nonspecific amplification was observed (Fig. 2, left column). On the other hand, more stringent PCR conditions led to a complete absence of the product (data not shown).
Реакции при этих же условиях были проведены в присутствии комплементарных депонирующих олигонуклеотидов (5' - СCATGCCCCTCAAAACCTAT - 3' для праймера G, 5' - ТCATGCCCCTCAAAACCTAT - 3' для праймера А). Концентрация депонирующих олигонуклеотидов была равной концентрации полиморфных праймеров. В обоих случаях, как с депонирующими олигонуклеотидами, так и без них, при жестких условиях наблюдалась только специфическая реакция. Интенсивность фрагментов на полиакриламидном геле после гель-электрофореза была одинаковой.Reactions under the same conditions were carried out in the presence of complementary deposition oligonucleotides (5 '- СCATGCCCCTCAAAACCTAT - 3' for primer G, 5 '- ТCATGCCCCTCAAAACCTAT - 3' for primer А). The concentration of depositing oligonucleotides was equal to the concentration of polymorphic primers. In both cases, both with and without depositing oligonucleotides, under severe conditions, only a specific reaction was observed. The intensity of the fragments on the polyacrylamide gel after gel electrophoresis was the same.
Далее, эти же реакции были параллельно проведены в релаксированных условиях [сниженная температура отжига (t=55°С), концентрация хлорида магния - 1.5 mM, концентрация праймеров - 0.250 μM, большее число циклов ПЦР (n=35)], причем в каждом опыте изменялись как отдельные из указанных параметров, так и все одновременно (фиг.2, правая колонка). В традиционном протоколе аллель-специфической ПЦР при релаксированных условиях во всех случаях наблюдалась неспецифическая реакция, в то время как аллель-специфическая ПЦР в присутствии депонирующих олигонуклеотидов оставалась строго специфичной, без заметного снижения количественного выхода продукта реакции.Further, the same reactions were carried out in parallel under relaxed conditions [a decreased annealing temperature (t = 55 ° C), the concentration of magnesium chloride was 1.5 mM, the concentration of primers was 0.250 μM, and the greater the number of PCR cycles (n = 35)], and in each experience changed both individual of these parameters, and all at the same time (figure 2, the right column). In the traditional protocol of allele-specific PCR under relaxed conditions, a nonspecific reaction was observed in all cases, while the allele-specific PCR in the presence of depositing oligonucleotides remained strictly specific, without a noticeable decrease in the quantitative yield of the reaction product.
Предлагаемое изобретение включает в себя ранее не известный подход к увеличению достоверности аллель-специфической ПЦР, что позволяет повысить эффективность и расширить возможности молекулярно-диагностических методов, основанных на детекции известных единичных нуклеотидных полиморфизмов и точковых мутаций. Предлагаемый способ позволяет расширить диапазон условий, приемлемых для аллель-специфической ПЦР.The present invention includes a previously unknown approach to increasing the reliability of allele-specific PCR, which allows to increase the efficiency and expand the capabilities of molecular diagnostic methods based on the detection of known single nucleotide polymorphisms and point mutations. The proposed method allows to expand the range of conditions acceptable for allele-specific PCR.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003106697/13A RU2240350C1 (en) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | Method for identifying gene mutation and polymorphism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003106697/13A RU2240350C1 (en) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | Method for identifying gene mutation and polymorphism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003106697A RU2003106697A (en) | 2004-09-10 |
| RU2240350C1 true RU2240350C1 (en) | 2004-11-20 |
Family
ID=34310504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003106697/13A RU2240350C1 (en) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | Method for identifying gene mutation and polymorphism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2240350C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2343480C2 (en) * | 2006-10-11 | 2009-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма ДНК-Технология" | Method of determination of genotype of person on polymorphism in gene of interleukin 18 position 607 (c/a) |
| RU2491289C2 (en) * | 2007-09-28 | 2013-08-27 | Квиаджен Манчестер Лимитед | Polynucleotide primers |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2159248C2 (en) * | 1997-03-20 | 2000-11-20 | Ф. Хоффманн-Ля Рош Аг | Oligonucleotide, method of amplification of nucleic acid target and nucleic acid amplification kit |
| RU2174556C2 (en) * | 1995-08-25 | 2001-10-10 | Ф. Хоффманн-Ля Рош Аг | Chemically modified thermostable enzyme, method of its preparing, method of amplification of nucleic acid in sample, reaction mixture for its realization and set for chain reaction carrying out |
-
2003
- 2003-03-11 RU RU2003106697/13A patent/RU2240350C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2174556C2 (en) * | 1995-08-25 | 2001-10-10 | Ф. Хоффманн-Ля Рош Аг | Chemically modified thermostable enzyme, method of its preparing, method of amplification of nucleic acid in sample, reaction mixture for its realization and set for chain reaction carrying out |
| RU2159248C2 (en) * | 1997-03-20 | 2000-11-20 | Ф. Хоффманн-Ля Рош Аг | Oligonucleotide, method of amplification of nucleic acid target and nucleic acid amplification kit |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| SOMMER SS, GROSZBACH AR, BOTTEMA CD, J. Biotechniques, 1992, Jan; 12(1). * |
| YU О, MUCAIM, LIU Q, STEINMAN CR, J. Biotechniques, 1997; 23(4). * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2343480C2 (en) * | 2006-10-11 | 2009-01-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма ДНК-Технология" | Method of determination of genotype of person on polymorphism in gene of interleukin 18 position 607 (c/a) |
| RU2491289C2 (en) * | 2007-09-28 | 2013-08-27 | Квиаджен Манчестер Лимитед | Polynucleotide primers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mouritzen et al. | Single nucleotide polymorphism genotyping using locked nucleic acid (LNA™) | |
| Mhlanga et al. | Using molecular beacons to detect single-nucleotide polymorphisms with real-time PCR | |
| Kim et al. | SNP genotyping: technologies and biomedical applications | |
| JP5842811B2 (en) | Target nucleotide sequence detection method using competitive primers | |
| JP5237126B2 (en) | Methods for detecting gene-related sequences based on high-throughput sequences using ligation assays | |
| JP5805064B2 (en) | Methods, compositions, and kits for detecting allelic variants | |
| EP2183379B1 (en) | Enrichment of a target sequence | |
| JP5424903B2 (en) | Primers for melting analysis | |
| US7803543B2 (en) | Methods and kits for the detection of nucleotide mutations using peptide nucleic acid as both PCR clamp and sensor probe | |
| US7846657B2 (en) | Detection of target nucleotide sequences using ligation assays with improved oligonucleotide probe pairs | |
| US10570462B2 (en) | Kits and reaction mixtures for analyzing single-stranded nucleic acid sequences | |
| US20170051343A1 (en) | Strand exchange hairpin primers that give high allelic discrimination | |
| Bustin | Real-time PCR | |
| JP2001057892A (en) | Methods and oligonucleotides for detecting nucleic acid sequence variations | |
| CN106119363A (en) | SNP combination, detection method and test kit for the detection of antituberculotics hepatic injury susceptible genotype | |
| Kofiadi et al. | Methods for detecting single nucleotide polymorphisms: Allele-specific PCR and hybridization with oligonucleotide probe | |
| WO2009036514A2 (en) | Method of amplifying nucleic acid | |
| US20140377762A1 (en) | Method for enriching and detection of variant target nucleic acids | |
| RU2240350C1 (en) | Method for identifying gene mutation and polymorphism | |
| Byrom et al. | Exquisite allele discrimination by toehold hairpin primers | |
| CA2871704C (en) | Method for competitive allele-specific cdna synthesis and differential amplification of the cdna products | |
| Pestana et al. | Real-time PCR–the basic principles | |
| EP4585700A2 (en) | Isothermal nucleic acid amplification using lna modified primers | |
| JP2020503838A (en) | Allele-specific primers for nucleic acids and genotyping methods using the same | |
| US20110257018A1 (en) | Nucleic acid sequencing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060312 |