[go: up one dir, main page]

RU2240350C1 - Method for identifying gene mutation and polymorphism - Google Patents

Method for identifying gene mutation and polymorphism Download PDF

Info

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
Application number
RU2003106697/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003106697A (en
Inventor
нитов Е.Н. Им (RU)
Е.Н. Имянитов
К.Г. Буслов (RU)
К.Г. Буслов
Е.Н. Суспицын (RU)
Е.Н. Суспицын
Е.Ш. Кулигина (RU)
Е.Ш. Кулигина
Е.В. Белогубова (RU)
Е.В. Белогубова
М.Ю. Григорьев (RU)
М.Ю. Григорьев
А.В. Того (RU)
А.В. Того
К.П. Хансон (RU)
К.П. Хансон
Original Assignee
НИИ онкологии им. проф. Н.Н.Петрова Минздрава РФ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by НИИ онкологии им. проф. Н.Н.Петрова Минздрава РФ filed Critical НИИ онкологии им. проф. Н.Н.Петрова Минздрава РФ
Priority to RU2003106697/13A priority Critical patent/RU2240350C1/en
Publication of RU2003106697A publication Critical patent/RU2003106697A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2240350C1 publication Critical patent/RU2240350C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, medicinal genetics.
SUBSTANCE: invention can be used in molecular diagnosis. The proposed method for identification of gene mutations and polymorphisms is carried out by run of allele-specific polymerase chain reaction in the presence of depositing oligonucleotides that are complementary to polymorphous primers. Invention provides simplifying the record for optimization of allele-specific polymerase chain reaction and to enhance reliability of obtained data.
EFFECT: improved identifying method.
2 dwg, 1 ex

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)

Способ идентификации генных мутаций и полиморфизмов посредством аллель-специфической полимеразной цепной реакции, отличающийся тем, что аллель-специфическую ПЦР проводят в присутствии депонирующих олигонуклеотидов, комплементарных полиморфным праймерам в соотношении 1:0,5-1:5.A method for identifying gene mutations and polymorphisms by means of an allele-specific polymerase chain reaction, characterized in that the allele-specific PCR is carried out in the presence of depositing oligonucleotides complementary to polymorphic primers in a ratio of 1: 0.5-1: 5.
RU2003106697/13A 2003-03-11 2003-03-11 Method for identifying gene mutation and polymorphism RU2240350C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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