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1塩基の違いをシークエンス以外で判別 トピック削除
No.6257-TOPIC - 2017/08/30 (水) 00:22:15 - SDM
Site-directed mutagenesis、いわゆるQuikChangeで1塩基置換を行っているのですが、+/- DpnIでコロニー数に大きな差は出ているものの、シークエンスを読んでみると今のところ5クローン全てがテンプレートのままになっています。

シークエンスは外注のため、結構なコストがかかるので1クローンずつ発注しているのですが、ここまで当たり率が低いと金銭的コストのみならずどれだけ時間がかかるか分からないので、シークエンス前に、確実なものではなく目途程度でもいいから複数クローンをテストできる方法はないかと考えています。

とりあえず、3'末端最後の塩基が変異部位にあたるプライマーでコロニーPCRをしようと思っているのですが、1塩基の違いで増幅効率は目に見えて変わるものでしょうか…?末端のアニーリングは伸長効率に直結すると思うので、やる価値はあるかな、と思っているのですが…。

ついでに複数の質問になってしまい恐縮ですが、QuikChangeがそこまで導入効率が悪くなる原因なり対処法なりで何かアイディアがある方がいらっしゃいましたらアドバイスいただけると大変助かります。
別のテンプレート・プライマーでは全く問題なく成功しているので、設計自体は問題ないと思うのですが…。

よろしくお願いします。
 
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遅レスですが、、、 削除/引用
No.6257-14 - 2017/08/31 (木) 13:18:27 - wwn
使ったことはないのですが、HiDi DNA Polymeraseという3'末端における1塩基の違いを有するprimerを認識し、完全一致しない場合増幅率が著しく低下する酵素があるようです。ちょっと気になっていた酵素なので紹介でした。

(無題) 削除/引用
No.6257-13 - 2017/08/31 (木) 07:28:15 - SDM
やってみました。

・変異チェックプライマー(Reverse、末端はA、導入変異はG→T)、Tm=40.67'C
・ForwardプライマーはTm=43.81'C
・PromegaのGoTaq G2 Green mix使用

イマイチどんなPCR条件がいいのか分からなかったので、以前確かこのフォーラムで見た、「2 step PCRは万能、68'Cの会合・伸長で何でも増える」という情報を頼りに、まずは2 stepで25 cycles回してみました。

→結果、10コロニーのテストで一切何も増えず…。


…が、プライマーのTmが低いこともあり、やはり68'Cは高すぎるのではないかと思ったので、もう1ゲル分だけやってみようと思い立ち、42'Cのアニーリング条件で、同じく25 cycles、さらに12コロニーをピックしてみました。
また、コロニーが若干古く、ひょっとするとコロニーPCR自体がワークしていないかもしれないという可能性も思い浮かんだため、1コロニーだけSite-directed mutagenesisで使ったReverse方向のプライマー(1塩基ミスマッチはあるけれど、かなり5'寄りの部分なので未変異のテンプレートでも増えるはず)を使ってポジコンも設置しました。

→結果、まずポジコンは無事に増えてくれました。そして肝心の変異プライマーでの12コロニーの方ですが、なんと!わずか1コロニーでしたが、サンプル#8が、見事なまでに完璧なバンドを叩き出してくれました(当然、ポジコンより若干大きいサイズ)。シークエンスを読むまで確実なことは言えませんが、ほぼ間違いなく、この#8は、変異の入った当たりクローンだと思います。
あまりにも清々しいまでの美しすぎる結果に、とても気分が良くなりました。諦めずにやって良かったなぁと思いました。


…と、興奮で小学生並の感想が出てしまうような、夏休みの自由研究みたいな報告になりましたが、少なくとも今回試した系では、3'末端1塩基のミスマッチが、PCR効率に甚大な影響(0か1かの違いで)を及ぼす、ということが判明しました。

しかし、なぜそこまでmutagenesisの確率が低かったのか(結局合計30コロニー弱調べて、当たりはわずか1。もっとも最初のコロニーPCRは、系が機能していなかった可能性もありますが)は不明のままなのですが、少しでも安く済むようにと、ちょっと変異導入用プライマーを短くケチりすぎたのが原因の一つなのかもしれません(5'側から、[3塩基・変異塩基・15塩基]というプライマーセットです。でも改めて見るとそんなに短くもないですね。そもそもこれまで同じ設計でほぼ問題なくワークしていたのですが、配列や取りうる構造によっては、難しくなることもあるのかもしれないですね)。

長くなりましたが報告でした。繰り返しですが、色々な情報をいただいた皆さま方には心よりお礼申し上げます。

(無題) 削除/引用
No.6257-11 - 2017/08/31 (木) 00:01:03 - SDM
皆さま

有用なアドバイス本当にありがとうございます。PCR一つとっても、様々な工夫があるんですね。非常に面白いとともに、自分の不勉強を恥じるばかりです。

あまりにも変異が導入されない場合、おおさんのおっしゃるように系の再検討も必要かもしれません。とりあえず注文した3'末端が変異塩基のプライマーでコロニーPCRを試してみようと思いますが、その間に多くの方にお示しいただいた他の方法も調べておこうと思います。
…あ、おおさんのコメントで気付きましたが、変異塩基のプライマーは注文したものの、元の塩基の同じプライマーを注文し忘れていました。これでは上手い比較ができないかもしれないので片手落ちかもしれませんね。もっと慎重に考えるべきでした…。

とりあえず変異プライマーのみでの実験ですが、コロニーPCRの結果を後ほど追記しようかと思います。

(無題) 削除/引用
No.6257-10 - 2017/08/30 (水) 17:39:15 - dCAPS
dCAPSプライマーをデザインする。

(無題) 削除/引用
No.6257-9 - 2017/08/30 (水) 16:40:03 - ar
ARMS-PCRという方法を用いれば、増幅率に明らかな違いがみられると思います。

具体的には、変異が入っている位置を3'末端にすることは変わらず、
3'末端の隣にあえて変異を入れたプライマーを使用する方法です。

3'末端のみの変異だとPCRが進むことがありますが、
もう一塩基変異が入ることで劇的に増幅がかからなくなるはずです。

どういった変異を入れるのが適切かは、実際にやってみなくてはわかりませんが、最適条件下では片方の配列だけを検出限界以下に抑えることも可能です。

(無題) 削除/引用
No.6257-8 - 2017/08/30 (水) 13:57:01 - おお
3’にその変異する前の塩基にしたプライマーと変異後の塩基のぷらいまーで増殖効率を比べると(ただし校正活性がないもので)どちらかわかるはずです。ただししっかりと条件を検討して定めないとわけわからなくなるかもしれません。

あまりうまく行かないようなら方法論変えて確実な方法でやるほうがいいかもしれませんよ。

(無題) 削除/引用
No.6257-7 - 2017/08/30 (水) 10:13:55 - AP
SNPを含む領域をPCRで増やして、野生型PCR産物と混合、Heteroduplexを作らせてT7 nuclease,やCELI (Surveyor enzyme)による消化の可否でミスマッチを持つクローンを見つけるという手もある。

(無題) 削除/引用
No.6257-6 - 2017/08/30 (水) 09:32:59 - mon
Taqポリメラーゼおよび3'端変異primerと正常primerで、鋳型のplasmid量を変化させ35cycleでの増幅効率を比べた場合、10^3~10^6の差がありました。増幅サイクルを過剰にしないで(20-25cycleくらい?)コロニーPCRを行えば、変異primerと正常primerでバンドの濃さに差はでそうです。
なお、正常部位にあたる3'末端最後の塩基をdideoxi-nucleotideにしたプライマーを混合し、正常配列が増えないようにするPCR法もあります。

(無題) 削除/引用
No.6257-5 - 2017/08/30 (水) 08:15:24 - AP
コロニーPCRだと、内因性エクソヌクレアーゼの混入でプライマーの3'が削れてSNPを見分けなくなるかもしれない。

(無題) 削除/引用
No.6257-4 - 2017/08/30 (水) 08:03:27 - AP
そういう方法でSNPのタイピングする手法はあります。
校正活性のないストレートなTaqなどのポリメラーゼを使うのをお忘れなく。

(無題) 削除/引用
No.6257-3 - 2017/08/30 (水) 03:51:45 - SDM
おおさん

レスありがとうございます。変異をいじる自由度は一切ない状況なので、特定の制限酵素部位導入等は不可能な状況です。

プライマーが届き次第、どうなったかアップデートしようかと思います。上手くいかなかった場合、プライマーが悪いのかコロニーPCRが悪いのか等の判別は難しいかもしれませんが…。

(無題) 削除/引用
No.6257-2 - 2017/08/30 (水) 01:28:57 - おお
塩基置換の目的にもよりますが、それがアミノ酸配列を変えるのが目的なら、そのアミノ酸配列になるようにしながらも、制限酵素できれるような配列にするとか(4ベースCutterでもいいですから)すれば、その制限酵素で確かめてからという手が取れると思います。もともと制限酵素に認識されるようなサイトならよりやりやすいかもしれません。

病気の方で可能性ある遺伝子の変異をスクリーニングをするのにSSCP(だったかな、、、)っていうのもありますが、、、、ルーティンで使わないのなら結構セットアップはめんどくさいかもしれません。変異が検出される確率はかなり高いですが、100%とは言い切れないですが、、、

1塩基の違いをシークエンス以外で判別 削除/引用
No.6257-1 - 2017/08/30 (水) 00:22:15 - SDM
Site-directed mutagenesis、いわゆるQuikChangeで1塩基置換を行っているのですが、+/- DpnIでコロニー数に大きな差は出ているものの、シークエンスを読んでみると今のところ5クローン全てがテンプレートのままになっています。

シークエンスは外注のため、結構なコストがかかるので1クローンずつ発注しているのですが、ここまで当たり率が低いと金銭的コストのみならずどれだけ時間がかかるか分からないので、シークエンス前に、確実なものではなく目途程度でもいいから複数クローンをテストできる方法はないかと考えています。

とりあえず、3'末端最後の塩基が変異部位にあたるプライマーでコロニーPCRをしようと思っているのですが、1塩基の違いで増幅効率は目に見えて変わるものでしょうか…?末端のアニーリングは伸長効率に直結すると思うので、やる価値はあるかな、と思っているのですが…。

ついでに複数の質問になってしまい恐縮ですが、QuikChangeがそこまで導入効率が悪くなる原因なり対処法なりで何かアイディアがある方がいらっしゃいましたらアドバイスいただけると大変助かります。
別のテンプレート・プライマーでは全く問題なく成功しているので、設計自体は問題ないと思うのですが…。

よろしくお願いします。

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