PL2963709T3

Transposon end compositions and methods for modifying nucleic acids

Abstract

The present invention provides methods, compositions and kits for using a transposase and a transposon end for generating extensive fragmentation and 5'-tagging of double-stranded target DNA in vitro, then using a DNA polymerase for generating 5'- and 3'-tagged single-stranded DNA fragments without performing a PCR amplification reaction, wherein the first tag on the 5'-ends exhibits the sequence of the transferred transposon end and optionally, an additional arbitrary sequence, and the second tag on the 3'-ends exhibits a different sequence from the sequence exhibited by the first tag. The method is useful for generating 5'- and 3'-tagged DNA fragments for use in a variety of processes, including processes for metagenomic analysis of DNA in environmental samples, copy number variation (CNV) analysis of DNA, and comparative genomic sequencing (CGS), including massively parallel DNA sequencing (so-called "next-generation sequencing.)

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Today

1 claim: 1 independent, 0 dependent

  1. 1
    Claims Zastrzeżenia patentowe 1. An in vitro method comprising fragmentation and tagging of target DNA, comprising incubating the target DNA from:1. Sposób in vitro polegający na fragmentacji i tagowaniu docelowego DNA, obejmujący inkubowanie docelowego DNA z: (i) transposase;and (ii) the sequence of the transposon ends containing the transferred thread, which in its 5 'part has the sequence of the tag domain which is not the end of the transposon, and in its 3' part the sequence of the transposon end moved, where: (i) transpozazą;oraz (ii) sekwencją końców transpozonu zawierającego przeniesioną nić, która w swojej części 5' ma sekwencję domeny tagu, która nie jest końcem transpozonu, a w swojej części 3' sekwencję przeniesionego końca transpozonu, przy czym: a) said target DNA is fragmented;and a) wspomniane docelowe DNA jest fragmentowane;i b) said transferred strand of said transposon end sequence is fused to the 5 'end of a fragment of said target DNA to generate the 5' tagged target DNA fragment. b) wspomniana przeniesiona nić wspomnianej sekwencji końca transpozonu jest łączona z końcem 5' fragmentu wspomnianego docelowego DNA w celu wytworzenia tagowanego 5' docelowego fragmentu DNA. 2. A process as claimed in claim 1, wherein said incubation of _ι_2 is carried out in the presence of Mg ions+2. 2. Sposób, jak zastrzeżono w zastrzeżeniu 1, w którym wspomniane inkubowanie _ι_2 przeprowadza się w obecności jonów Mg+2. 3. A process as claimed in claim 2, wherein said incubation is carried out in the presence of Mg ions+2 at a concentration of approximately 5 mM or approximately 10 mM. 3. Sposób, jak zastrzeżono w zastrzeżeniu 2, w którym wspomniane inkubowanie przeprowadza się w obecności jonów Mg+2 w stężeniu około 5 mM lub około 10 mM. 4. Sposób jak zastrzeżono w którymkolwiek z zastrzeżeń 1-3, w którym transpozaza jest transpozazą Tn5 lub transpozazą Mu, lub ich kombinacją. A method as claimed in any one of claims 1-3, wherein the transposase is a Tn5 transposase or Mu transposase, or a combination thereof. 5. Sposób jak zastrzeżono w zastrzeżeniu 4, w którym transpozaza jest mutantem naturalnie występującej transpozazy. A method as claimed in claim 4, wherein the transposase is a mutant of a naturally occurring transposase. 6. Sposób jak zastrzeżono w którymkolwiek z zastrzeżeń 1-5, w którym domena tagu jest domeną przechwytywania tagu. A method as claimed in any one of claims 1-5, wherein the tag domain is a tag capture domain. 7. Sposób jak zastrzeżono w którymkolwiek z zastrzeżeń 1-6, w którym transpozaza i sekwencja końców transpozonu tworzą ze sobą stabilny kompleks, przed wspomnianą inkubacją z docelowym DNA. A method as claimed in any one of claims 1-6, wherein the transposase and the sequence of the transposon ends form a stable complex with each other before said incubation with the target DNA. 8. Sposób jak zastrzeżono w którymkolwiek z zastrzeżeń 1-7, w którym przenoszona nić jest łączona z każdą nicią fragmentu docelowego DNA w celu wytworzenia docelowego fragmentu DNA, który jest tagowany na obu końcach 5'. A method as claimed in any one of claims 1-7, wherein the transferred thread is combined with each strand of a target DNA fragment to produce a target DNA fragment that is tagged at both 5 'ends. 9. Sposób jak zastrzeżono w zastrzeżeniu 8, w którym domena tagu w przenoszonej nici pocyonej z pierwszą nicią docelowego fragmentu DNA różni się od domeny tagu w przeniesionej nici połączonej z drugą nicią docelowego fragmentu DNA. A method as claimed in claim 8, wherein the domain of the tag in the transferred strand with the first strand of the target DNA fragment differs from the tag domain in the transferred strand connected to the second strand of the target DNA fragment. Eligible: Epicentre Technologies Corporation Uprawniony: Epicentre Technologies Corporation Pełnomocnik: mgr inż. Dariusz Mielcarski Rzecznik patentowy Plenipotentiary: mgr inż. Dariusz Mielcarski Patent attorney 119 119 FIG. 1 FIG. 1 Transposition In Vitro Transpozycja In Vitro 120 120 FIG. 2 FIG. 2 Fragmentacja przez Transpozycję in vitro Fragmentation by in vitro transposition Końce Transpozonu są Wystarczające do Wstawienia The transposon ends are enough to insert Insertion with Free Ends of Transposone ^ MEPS [wEDS ^ T Wstawienie z Wolnymi Końcami Transpozonu ^MEPS [wEDS^T ΎMEDS ΎMEDS Fragments of DNA Tagged with 5 ' Fragmenty DNA Tagowane na 5' 121 121 FIG. 3 Produkt Tasowania Końców 5' i Fragmentach dsDNA przez Transpozazę FIG. The 5 'Shuffling Product of 5' Ends and the dsDNA fragments by Transposase EZ-Tn5 ™ and Transposon Tips 19-bp EZ-Tn5™ i Końców Transpozonu 19-bp DNA fragment Tagged with 5 ' Fragment DNA Tagowany na 5' 19-bp End of Transpozon 19-bp Koniec Transpozonu 5 'AGATGTGTATAAGAGACAG 3' TCTACACATATTCTCTGTC 5' AGATGTGTATAAGAGACAG 3' TCTACACATATTCTCTGTC CTGTCTCTTATACACATCT 3 '______ GACAGAGAATATGTGTAGA 5' CTGTCTCTTATACACATCT 3' ______ GACAGAGAATATGTGTAGA 5' Docelowe DNA 19-bp Koniec Transpozonu Target 19-bp DNA. The end of the Transposon Λ Λ DNA fragment Tagged with 5 ' Fragment DNA Tagowany na 5' MEDS > MEDS> MEDS MEDS 122 122 Końce Transpozonu z Oligonukleotydami Końców Transpozonu z Różnymi Transposon tips with Oligonucleotides of Transposon Terminals with Different Tagami w Ich Częściach 5' Tags in Their Parts 5 ' FIG. 4 FIG. 4 End of Transpozon 1 Koniec Transpozonu 1 AGATGTGTATAAGAGACAG AGATGTGTATAAGAGACAG TCTACACATATTCTCTGTC TCTACACATATTCTCTGTC 5 'round tag 2 5' owolny tag 2 End of Transpozon 2 Koniec Transpozonu 2 AGATGTGTATAAGAGACAG AGATGTGTATAAGAGACAG TCTACACATATTCTCTGTC TCTACACATATTCTCTGTC MEDS MEDS Pierwszy koniec transpozonu i drugi koniec transpozonu zawierają ten sam nieprzeniesiony oligonukleotyd końców transpozonu, ale przenoszone oligonukleotydy końców transpozonu wykazują różne sekwencje tagów w swoich częściach 5'. Przykład ilustruje zastosowanie dwuniciowej sekwencji końców transpozonu dla Transposazy EZ-Tn5™. The first end of the transposon and the other end of the transposon contain the same non-transferred oligonucleotide of the transposon ends, but the transferred transposon oligonucleotides show different tag sequences in their 5 'parts. The example illustrates the use of a double-stranded transposon sequence for EZ-Tn5 ™ Transposase. 123 123 FIG. 5 FIG. 5 Range of Sizes of Transpose Products. DNA Fragments Zakres Rozmiarów Produktów Transpozycji Fragmentów DNA Tagged at 5 'Using Different Transposome Concentrations Tagowanych na 5' Przy Użyciu Różnych Stężeń Transpozomu 124 124 FIG. 6 FIG. 6 Fragmentacja Docelowego DNA i Fragmentation of Target DNA and 5 'tagging at 55 ° C and Tagowanie 5' w temperaturze 55°C i 37 ° C in the Presence 37°C w Obecności Dimetyloformamidu dimethylformamide Buffer Bufor DMF (bp) DMF (bp) 12216 i i i i 6103 \ 5090 ;4072 \ 3054 ;12216 iii and 6103 \ 5090;4072 \ 3054;min. at 55 ° C min at 37 ° C min. w 55°C min. w 37°C 125 125 FIG. 7 Use of DNA Polymerase for Tagging 3 '5' Tagged DNA Fragments (Tag 5 'Covers or Composed of a Transferred Transpos End by 19 FIG. 7 Użycie Polimerazy DNA do Tagowania 3' Fragmentów DNA Tagowanych na 5' (Tag 5' Obejmuje lub Składa się z Przeniesionego Końca Transpozonu o 19 EZ-Tn5 Basic Pairs) Parach Bazowych EZ-Tn5 ™) 19-bp End of Transpozon 19-bp Koniec Transpozonu 5 'AGATGTGTATAAGAGACAG3' TCTACACATATTCTCTGTC 5’ AGATGTGTATAAGAGACAG3' TCTACACATATTCTCTGTC 9-bp 19-bp gap End of Transpozon 9-bp luka 19-bp Koniec Transpozonu -> CTGTCTCTTATACACATCT 3 '_ GACAGAGAATATGTGTAGA 5' -> CTGTCTCTTATACACATCT 3' _ GACAGAGAATATGTGTAGA 5' 9-bp gap 9-bp luka 19-bp End of Transpozon 19-bp Koniec Transpozonu 5 'AGATGTGTATAAGAGACAG 5' AGATGTGTATAAGAGACAG DNA POLYMERASE WITH TRANSMISSION OF THREADS AND / OR ACTIVITY OF 5'-TO-3 'EXCERASES POLIMERAZA DNA z PRZEMIESZCZENIEM NICI i/lub AKTYWNOŚCIĄ EGZONUKLEAZY 5'-do-3' 19-bp End of Transpozon 19-bp Koniec Transpozonu -----_> -----_> GACAGAGAATATGTGTAGA 5 ' GACAGAGAATATGTGTAGA 5' I HEDS ^ / meds I HEDS^ /meds DNA POLYMERASE WITH TRANSMISSION OF THREADS AND / OR ACTIVITY OF 5'-TO-3 'EXCERASES POLIMERAZA DNA z PRZEMIESZCZENIEM NICI i/lub AKTYWNOŚCIĄ EGZONUKLEAZY 5'-do-3' MEDS MEDS MEDS MEDS 126 126 FIG. 8 Use of DNA Polymerase to Tag 3 'DNA Fragments Tagged with 5' FIG. 8 Użycie Polimerazy DNA do Tagowania 3' Fragmentów DNA Tagowanych na 5' LO CO (with the end of the transposon EZ-Tn5 ™ having two different LO CO (z Końcami Przeniesionego Transpozonu EZ-Tn5™ Mającego Dwie Różne Części 5', Każda Wstawiona do Innej Nici Docelowego DNA) Parts 5 ', each inserted into the other strand of Target DNA) DNA POLYMERASE POLIMERAZA DNA Tag · 1 Tag· 1 Tag 2 Tag 2 127 127 FIG. 9 FIG. 9 Deep Sequencing of the DNA Fragments Library Głębokie Sekwencjonowanie Biblioteki Fragmentów DNA The scope of the PCR Library Tn Zakres Biblioteki PCR Tn 128 128 FIG. 10 FIG. 10 Preparation of Sequential Libraries with Barcodes Przygotowanie Bibliotek Sekwencyjnych z Kodami kreskowymi Compatible with Roche / 454 FLX Kompatybilnych z Roche/454 FLX Add FLX IUŁ Ti sites using PCR (+/- barcodes) μεΕ «3ζ = ζξξξξξζ: ξ: ξϊξξξϊξξϊς [Ξ1ρ1ΞΕΙ input emPCR Dodać miejsca FLX IuŁ Ti za pomocą PCR (+/- kody kreskowe) μεΕ«3ζ=ζξξξξξζ:ξ:ξϊξξξϊξξϊς[Ξ1ρ1ΞΕΙ wejściowe emPCR 129 129 FIG. 11 Preparation of libraries FIG. 11 Przygotowanie Bibliotek Sekwencyjnych z Kodami Sequential with Codes Kreskowymi, Kompatybilnych z Linear, Compatible with Roche / 454 FLX (bp) (bp) Roche/454 FLX (bp) (bp) 130 130 FIG. 12 Preparing the Library FIG. 12 Przygotowanie Biblioteki Sekwencyjnej Kompatybilnej z Sequential Compatible with Roche / 454 from FLX-Titanium (bp) Roche/454 z FLX-Titanium (bp) 12216 12216 [..] [..] 6108 6108 5090 5090 4072 4072 3054 3054 2036 2036 1636 1636 1018 1018 506, 517 506, 517 396 396 [...] [...] 220 220 131 131 FIG. 13 FIG. 13 Preparation of Sequential Libraries with Bar Codes Przygotowanie Bibliotek Sekwencyjnych z Kodami Kreskowymi Compatible with Illumina GAII Kompatybilnych z Illumina GAII Transpozom rdzenny (tag W / SEKW1) Transpozom rdzenny (tag W/SEKW1) Transpozom rdzenny (tag W / SEKW2) Transpozom rdzenny (tag W/SEKW2) Dodać miejsca bPCR za pomocą PGR (+/- kody kreskowe) Make bPCR sites using PGR (+/- barcodes) SEKW1 SEKW1 MIEDS wedsTseKW ^ TB j MIEDS wedsTseKW^T B j BPCR input Wejściowe bPCR 132 132 FIG. 14 Preparing the Library FIG. 14 Przygotowanie Biblioteki Sekwencyjnej z Kodami Sequential with Codes Kreskowymi Kompatybilnymi z Line Compatible with Illumina GAII x Illumina GAII x DC DC CD ω CD ω CD ω CD ω Ω_ Ω_ CD CD Ό Ό CD or o CD or o about_ o_ about. o. CD CD Ό Ό CD CD N N CD CD CL CŁ ABOUT O Q_ l Q_l and i 1221S | 1221S | [] [] I 6103 ! 6103! 5090 f 4072 T 3054 I 5090 f 4072 T 3054 I 203S 203S 1635 1635 1018 1018 506, 517 396 506, 517 396 2000 [ ] 1200 2000 [] 1200 1188 1188 900 900 800 800 700 700 600 600 500 500 400 400 300 300 200 200 220 i i 220 ii 133 133 FIG. 15 Comparison of methods from the State of Technology with Execution Examples FIG. 15 Porównanie sposobów ze Stanu Techniki z Przykładami Wykonania Niniejszego Wynalazku Of the present invention 134 134 FIG. 16 Tagging Ends 5 'and Fragmentation of dsDNA by EZTn5 ™ Transposase and Transpose sequence of Hairpin-shaped Tips FIG. 16 Tagowanie Końców 5' i Fragmentacja dsDNA przez Transpozazę EZTn5™ i Sekwencję Końców Transpozonu w kształcie Spinki do włosów Koniec transpozonu w kształcie spinki do włosów The end of the hairpin-shaped transposon NN NN N agaggtggataagagacag N TCTACACATATGCGGTGGCp NN N agaggtggataagagacag N TCTACACATATGCGGTGGCp NN Jedna nić części docelowego DNA One strand of the target DNA 9-bp gap> 9-bp luka > Koniec transpozonu w kształcie spinki do włosów <9-bp luka Komplementarna nić części docelowego DNA The end of the hairpin-shaped transposon <9-bp gap Complementary strand of the target DNA part NN pCTGTC 'CTTATACAGAGCT N GAGAGAGAATATGTGTAGA N NN pCTGTC"CTTATACAGAGCT N GAGAGAGAATATGTGTAGA N NN NN 135 135 FIG. 17 Tasowanie 5' i fragmentacja dsDNA przez transpozazę i sekwencję końców transpozonu w kształcie spinki do włosów. FIG. 17 shuffling and fragmentation of dsDNA by transposase and the sequence of hairpin-shaped transposon ends. pMETS-N-MENTS (μΜ) 0 0,5 1 2 3 pMETS-N-MENTS (μΜ) 0 0.5 1 2 3 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 136 136 FIG. 18 Tagged round DNA fragments are resistant to exonuclease FIG. 18 Tagowane okrągłe Fragmenty DNA są odporne na Egzonukkazę T5 T5 DNA polymerase without 5 'nuclease and strand displacement activity Polimeraza DNA bez nukleazy 5' i aktywności przemieszczenia nici Qmeds>: Qmeds>: DNA ligase depends on the standard Ligaza DNA zależna od wzorca Luki 9-nt w tagowanych 5' fragmentach DNA wypełnia się poprzez wydłużenie ich końców 3' poHmerazą DNA i hgację za pomocą hgazy DNA. The 9-nt holes in 5'-tagged DNA fragments are filled by extending their 3 'ends with DNA-DNA and hg with DNA hgase. 1234567 89 10 1234567 89 10 Polimeraza + ligaza Polymerase + ligase 137 137 FIG. 19 FIG. 19 Connecting a Sequence Tag with DNA Fragments Tagged with 5'- and 3 'which have a Srugi Tag Using the Second DNA Polymerase Łączenie Tagu Sekwencyjnego z Fragmentami DNA Tagowanymi 5'- i 3' które Mają Srugi Tag Przy Użyciu Drugiej Polimerazy DNA 5Έ tagged 5 'ssDNA fragments 5Έ tagowane 5' fragmenty ssDNA 5ΊΣ 5ΊΣ 5'L 5’L Terminal transferase tagged with 5 'and 3' DNA fragment i-i Connect the primer with the help of 3 '' and 1 '' complementary to the second tag and \ 7 part 5 'with the sequencing tag Terminalna transferaza tagowany 5' i 3' fragment DNA i—i Przyłączyć starter za pomocą porcji 3' I 1 komplementarnej do drugiego tagu i \ 7 część 5' z tagiem sekwencjonowania Homopolimerowy drugi tag tagowany 5' i 3' fragment DNA/kompleks startera Homopolymeric second tag tagged 5 'and 3' DNA fragment / primer complex - ==> 3' -==> 3‘ 3 '<* ........- izsekw ": 3’ <*........—izsekw": Elongation using second DNA polymerase Wydłużenie przy użyciu polimerazy drugiego DNA 5 '_ A primer for DNA synthesis (e.g., sequencing tag w / Roche 454) 5' _ Starter do syntezy DNA (np. tag sekwencjonowania w/ Roche 454) 5T 3 '' bi: 5T 3’‘ bi: Double-stranded 5 'and 3' tagged DNA fragments Dwuniciowy tagowane 5' i 3' fragmenty DNA For example, if the first tag includes the Roche 454A sequencer tag, the second tag may include the Roche / 454B sequence tag. Np. jeśli pierwszy tag obejmuje tag sekwencyjny Roche 454A, drugi tag może obejmować tag sekwencyjny Roche/454B. 138 138 FIG. 20 Użycie Terminalnego Oligonukleotydu Tagującego do Generowania Fragmentów DNA Tagowanych 5'- i 3' FIG. Use of Tagging Oligonucleotide for Generation of 5'- and 3 'Tagged DNA Fragments 5'c. 3 '5' tagged DNA fragment 5’c .3' fragment DNA tagowany 5' Attach final tag binding oligonucleotide (TTO) Przyłączyć oligonukleotyd tagujący końcowe wiązanie (TTO) 5 'C: wowane 3 nnnnnnn ^ promised? 5' C :owane 3 nnnnnnn ^rokowane? 5 'oligonucleotide tagging the final binding 5' oligonukleotyd tagujący końcowe wiązanie Elongation using DNA polymerase Wydłużenie przy użyciu polimerazy DNA 5C 5C TBOkowane ^ TimŃTw TBOkowane^TimŃTw 5 ' 5’ TTO do degradowania lub usuwania TTO for degradation or removal 5Έ tagged 5 'and 3' DNA fragment 5Έ tagowany 5' i 3' fragment DNA Tagowane 5' fragmenty DNA mogą mieć pierwszy tag obejmujący lub składający się z przeniesionego oligonukleotydu końców transpozonu, który wykazuje dowolną sekwencję tagu w jego części 5'. Np. jeśli pierwszy tag obejmuje tag sekwencyjny Roche 454A, drugi tag może obejmować tag sekwencyjny Roche 454B. The 5 'tagged DNA fragments may have a first tag comprising or consisting of a transposon terminated oligonucleotide that has any tag sequence in its 5' portion. For example, if the first tag includes the Roche 454A sequencer tag, the second tag may include the Roche 454B sequence tag. 139 139 FIG. 21 Use of DNA Ligase and Oligo Tagging Ligation for Fragmentation FIG. 21 Użycie Ligazy DNA i Ligacji Tagowania Oligo do Generowania Fragmentów DNA Tagged 5'- and 3 ' DNA Tagowanych 5'- i 3' Random sequence Sekwencja losowa 19-bp end of transposon 5 'AGATGTGTATAAGAGACAG 3' TCTACACATATTCTCTGTC 19-bp koniec transpozonu 5' AGATGTGTATAAGAGACAG 3' TCTACACATATTCTCTGTC 9-bp gap -►NNNNNNN 9-bp luka —►NNNNNNN NNNNNNN NNNNNNN 19-bp end of transposon CTC-TCTCTTATACACATCT 3 'GACAGAGAATATGTGTAGA 5' 19-bp koniec transpozonu CTC-TCTCTTATACACATCT 3' GACAGAGAATATGTGTAGA 5' Random sequence Sekwencja losowa Ligacja Tagging Oligo with 5'-PO4 Ligacja Tagowanie Oligo z 5'-PO4 5 'AGATGTGTATAAGAGACAG-►NNNNNNN 5' AGATGTGTATAAGAGACAG-►NNNNNNN NNNNNNN NNNNNNN GACAGAGAATATGTGTAGA 5 ' GACAGAGAATATGTGTAGA 5' Moved end of transposon = 1st tag Przeniesiony koniec transpozonu = 1. tag 140 140 FIG. 22 Circulation of Tagged ssDNA Fragments from DNA Fragmentation in which Intermediate Transposition in vitro, and 5 'Tagged 5' tagging and fragmentation of double-stranded target dsDNA by transposase and transposon termination composition. FIG. 22 Cyrkularyzacja Tagowanych Fragmentów ssDNA z Fragmentacji DNA, w której Pośredniczy Transpozycja in vitro, oraz Tagowanie 5' tagowanie 5' i fragmentacja dwuniciowego docelowego dsDNA przez transpozazę i kompozycję końców transpozonu. p454.1MEDS p454.1MEDS TSase (bp) and | and | WITH TSase (bp)i|i| Z MED • 4 MED •4 MED MED 5 'tagged fragmented DNA undergoes thermal denaturation, and ssDNA wheels are created by CircLigase. Tagowane 5' podzielone na fragmenty DNA ulega denaturacji termicznej, a koła ssDNA są tworzone przez CircLigase. -Tagged round fragments of ssDNA -Tagowane okrągłe fragmenty t ssDNA 141 141 FIG. 23 Analiza PCR Tagowanego Okrągłego DNA FIG. 23 PCR analysis of Round Tagged DNA A B AB PCR PCR 2 3 2 3