Titanium TaqÀ» ÀÌ¿ëÇÑ high throughput genotyping
Multiplex PCR with Titanium Taq DNA Polymerase
Data provided by Aaron Abbott, Helen Butler, Ph.D., Nicola Redhead, and Jiannis Ragoussis, Ph.D.
Genomics Laboratory, Wellcome Trust Centre for Human Genetics
¡á Introduction
Sequenom»çÀÇ MassARRAY SystemÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© ¼¼ °¡Áö ´Ù¸¥ ºê·£µåÀÇ
Taq polymerase ¼º´ÉÀ» µÎ°³ÀÇ MALDI-TOF single nucleotide polymorphism (SNP) ºÐ¼®°á°ú·Î ºñ±³ÇÏ¿´´Ù.
Titanium® Taq DNA polymerase´Â ÀÌ·¯ÇÑ high throughput ºÐ¼®¿¡¼ ´Ù¸¥ µÎ Á¦Ç°º¸´Ù ³ôÀº ¼º´ÉÀ» º¸¿© ÀϹÝÀûÀÎ PCRÀº ¹°·Ð ƯÁ¤ ¸ñÀûÀÇ PCR ºÐ¼®¿¡µµ ÀûÇÕÇÑ °ÍÀ» È®ÀÎÇÏ¿´´Ù.
Titanium® Taq DNA polymerase´Â ³ÐÀº ¹üÀ§ÀÇ MgCl
2 ³óµµ¿¡ Àû¿ëÇÒ ¼ö ÀÖ°í, Æ÷À¯·ù genomic DNA¿Í °°ÀÌ ¸Å¿ì º¹ÀâÇÑ ±¸Á¶ÀÇ Å¸°Ùµµ ÃÖ´ë 2 kb±îÁö ÁõÆøÇÒ ¼ö ÀÖÀ¸¸ç, hot start ±â¼úÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© »ùÇÃÀÇ ÁõÆø, copy ¼ö°¡ ³·°Å³ª µå¹°°Ô Á¸ÀçÇϴ Ÿ°ÙÀÇ ÁõÆø¿¡µµ ÀûÇÕÇÏ´Ù. Á¦Ç°Àº È¿¼Ò ¹× buffer·Î ±¸¼ºµÈ ±âº» Á¦Ç° ¿Ü¿¡µµ »ó¿Âº¸°üÀÌ °¡´ÉÇÑ µ¿°á°ÇÁ¶ ºÐÁÖ ÇüÅÂÀÇ
High Yield PCR EcoDry Premix µµ ÆǸŵǰí ÀÖ´Ù.
º¸´Ù Á¤È®ÇÏ°í ºü¸¥ °á°ú¸¦ ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Â Titanium
Taq DNA PolymeraseÀÇ »ç¿ë »ç·Ê¸¦ ¼Ò°³ÇÏ°íÀÚ ÇÑ´Ù..
¡á Results
È¿¼Ò¸¦ ±â¹ÝÀ¸·Î ÇÑ whole-genome SNP genotyping
´Ù¼öÀÇ °³ÀÎÀ¸·ÎºÎÅÍ ´Ù¼öÀÇ SNP¸¦ °ËÃâÇÏ°í Ư¼ºÈ (À¯ÀüÀÚÇü ºÐ¼®) ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ±â¼úÀ» ÅëÇØ º¹ÀâÇÑ Àå¾ÖÀÇ ¿øÀÎÀÌ µÇ´Â À¯ÀüÀÚ º¯À̸¦ ½Äº°ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. Àüü genomeÀÇ SNP genotypingÀ» À§ÇÑ high-throughput Á¢±Ù ¹æ½ÄÀº Sequenom»ç¿¡¼ °³¹ßÇÑ Ç÷§ÆûÀ» »ç¿ëÇÏ´Â mass spectroscopy°¡ ÀÖ´Ù. Á¤È®µµ°¡ ¸Å¿ì ³ôÀº ÀÌ ¹æ¹ýÀº ´ë¸³À¯ÀüÀÚ Æ¯ÀÌÀûÀÎ primer¸¦ »ç¿ëÇÏ¿© primer extension ¹ÝÀÀÀ» ÁøÇàÇÏ°í »ý¼º »ê¹°À» MassARRAY ½Ã½ºÅÛÀ» »ç¿ëÇÑ matrix-assisted laser desorption/ionization-time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectroscopy·Î ºñ±³ÇÑ´Ù (Jurinke¿Ü 2012).
96°³ ¶Ç´Â 384°³ÀÇ »ùÇÃÀ» º´·Ä·Î ÁõÆø ¹× ºÐ¼®ÇÔÀ¸·Î½á ¸¹Àº »ùÇÿ¡¼ ¿©·¯ ´ë¸³ À¯ÀüÀÚ¸¦ µ¿½Ã¿¡ °Ë»çÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
Titanium
Taq DNA Polymerase´Â multiplex PCRÀ» Æ÷ÇÔÇÑ ¸¹Àº ºÐ¾ß¿¡ ÀÌ»óÀûÀÌ°í ½Å·ÚÇÒ ¼ö ÀÖ´Â °í°¨µµÀÇ È¿¼Ò·Î ´ÙÀ½ÀÇ ½ÇÇè¿¡¼ Titanium
Taq DNA Polymerase´Â ÃÖ°í Ç°ÁúÀÇ SNP (Àüü pass rate ¹× 80% pass rate ÀÓ°è°ªÀ» ÃÊ°úÇÏ´Â SNP ¼ö·Î ÃøÁ¤)¸¦ »ý¼ºÇÏ°í, ´Ù¾çÇÑ MgCl
2 ³óµµ¿¡¼ ¿ì¼öÇÑ ¼º´ÉÀ» ³ªÅ¸³½´Ù. Multiplex PCRÀ» ÀÌ¿ëÇÑ SNP genotyping¿¡¼ Titanium
Taq DNA Polymerase´Â ÇÔ²² Å×½ºÆ®ÇÑ Å¸»ç Á¦Ç° ´ëºñ ´õ ³ôÀº Ç°ÁúÀÇ ÁõÆøµÈ SNP¸¦ Á¤È®ÇÏ°Ô »ý¼ºÇÑ´Ù.
½Å·Úµµ ³ôÀº °á°ú¸¦ ¾ò±â À§ÇÑ ÃÖÀûÈ °úÁ¤ ÃÖ¼ÒÈ
Multiplex PCR ¹ÝÀÀ»ê¹°ÀÇ Ç°ÁúÀ» ±Ø´ëȽÃÅ°±â À§Çؼ´Â ¾Æ·¡ÀÇ ¸î °¡Áö ¿äÀÎÀ» ÃÖÀûÈÇÏ´Â °ÍÀÌ ÇÊ¿äÇÏ´Ù.
- PCR È¿¼ÒÀÇ Á¤È®µµ
- MgCl2ÀÇ ³óµµ
- PCR È¿¼ÒÀÇ ³óµµ
ÀÌ·¯ÇÑ ¿ä¼Ò´Â ´ÜÀÏ ¿°±â½ÖÀÇ º¯È¸¦ ¾ÈÁ¤ÀûÀ¸·Î °¨ÁöÇÏ´Â µ¥ ƯÈ÷ Áß¿äÇѵ¥, Titanium
TaqÀ» »ç¿ëÇϸé ÀÌ·¯ÇÑ ÃÖÀûÈ °úÁ¤À» »ý·«ÇÒ ¼ö ÀÖ¾î Àüü ½ÇÇè ½Ã°£À» ÁÙÀÏ ¼ö ÀÖ´Ù. º» ½ÇÇèÀ» ÅëÇØ Titanium
TaqÀÌ Á¤È®ÇÑ µ¥ÀÌÅÍ (³ôÀº SNP pass rate)À» Á¦°øÇÏ°í ´Ù¾çÇÑ MgCl
2 ³óµµ¿¡ °ßµô ¼ö ÀÖÀ½À» È®ÀÎÇÏ¿´´Ù. Titanium
Taq DNA PolymeraseÀÇ ¼º´É Å×½ºÆ®¸¦ À§ÇØ multiplex PCR ¹ÝÀÀ¿¡ ±â¹ÝÇÑ ¼¼ °¡Áö ºÐ¼®ÀÌ ÁøÇàµÇ¾ú´Ù: 9-plex PCR, Sequenom»çÀÇ SpectroDESIGNER software·Î µðÀÚÀÎ ÇÑ 6-plex PCR, ¼öµ¿À¸·Î ¼³°èÇÑ 6-plex PCR (±×¸² 1 ¹× Ç¥ 1).
¸ÕÀú, Titanium
Taq DNA PolymeraseÀÇ ¼º´ÉÀ» ¼¼ °¡Áö MgCl
2 ³óµµ (2.5 mM, 3.5 mM, 5.0 mM)¿¡¼ Æò°¡ÇÏ°í, ±ÇÀåÇÏ´Â 2.5 mM ³óµµ¿¡¼ 9-plex PCR ¹ÝÀÀÀ¸·Î ¼¼ ȸ»çÀÇ PCR È¿¼Ò¸¦ ºñ±³Æò°¡ ÇÏ¿´´Ù (±×¸² 1 ¹× Ç¥ 1). ÇÑ ½ÇÇè¿¡¼ 576°³ÀÇ genotypeÀ» Æò°¡ÇÏ¿´°í Àüü pass rateÀº Ç¥ 1¿¡ ±âÀçÇÏ¿´´Ù.
±×¸² 1. 9-plex PCR ¹ÝÀÀ¿¡¼ Titanium Taq DNA Polymerase¸¦ »ç¿ëÇÏ¿© ¾òÀº °á°ú (16¹ø ¿°»öü¿¡ À§Ä¡ÇÑ 9°³ÀÇ SNP)
°¢ SNP¿¡¼ »ý¼ºµÈ ÁõÆø»ê¹°ÀÇ ÇÇÅ©´Â »ö»óÀ¸·Î ±¸ºÐÇÏ¿´°í, primer¿Í 2°³ÀÇ ¿¹»ó ´ë¸³ À¯ÀüÀÚ ¹× ÁߴܵǾúÀ» °¡´É¼ºÀÌ ÀÖ´Â ÇÇÅ©¸¦ Æ÷ÇÔÇÑ´Ù. ÇÇÅ©´Â °íÇ°Áú·Î, 5,00~8,500 dalton ¹üÀ§¸¦ Ä¿¹öÇÑ´Ù.
Ç¥ I : 9-plex PCR °á°ú
|
DNA Polymerase
|
MgCl2 concentration
|
Overall pass rate
|
SNPs with
<80% pass rate
|
Titanium Taq
|
2.5 mM
|
89.58
|
0
|
Titanium Taq
|
3.5 mM
|
90.74
|
0
|
Titanium Taq
|
5.0 mM
|
85.76
|
3
|
Polymerase 1
|
2.5 mM
|
86.00
|
1
|
Polymerase 2
|
2.5 mM
|
68.29
|
4
|
Ç¥ 2 : MgCl2 ³óµµ 2.5 mM, 3.5 mM¿¡¼ÀÇ 9-plex PCR °á°ú
|
DNA Polymerase
|
MgCl2 concentration
|
Overall pass rate
|
SNPs with
<80% pass rate
|
Titanium Taq
|
3.5 mM
|
95.80
|
0
|
High-concentration Polymerase 2
|
2.5 mM
|
84.00
|
2
|
Polymerase 1
|
2.5 mM
|
85.76
|
2
|
Polymerase 2
|
3.5 mM
|
86.57
|
2
|
Ç¥ 1°ú Ç¥ 2ÀÇ ¸Ç ¿À¸¥ÂÊ ¿Àº º» ½ÇÇè¿¡¼ »ç¿ëµÈ Ç°Áú ÀÓ°è°ª (quality threshold) 80% ¹Ì¸¸ÀÇ pass rateÀ» °¡Áø SNPÀÇ ¼ö¸¦ ³ªÅ¸³½´Ù. Ç¥ 1¿¡¼ Titanium
Taq DNA Polymerase´Â 3.5 mM MgCl
2¿¡¼ Àüü pass rateÀÌ °¡Àå ³ô¾Ò°í, 2.5 mM MgCl
2 ³óµµÀÇ Titanium È¿¼Ò°¡ µÎ¹ø°·Î ³ô¾Ò´Ù. Ç¥ 2´Â ±×¸² 1¿¡¼ º¸¿©ÁØ µ¿ÀÏÇÑ 9-plex ¹ÝÀÀÀ» µÎ¹ø°·Î ÁøÇàÇßÀ» ¶§ÀÇ ½ÇÇè°á°ú¸¦ ³ªÅ¸³»°í ÀÖ´Ù. º» ½ÇÇè¿¡¼´Â 3.5 mM MgCl
2ÀÇ Titanium
Taq DNA Polymerase (Ç¥ 1¿¡¼ °¡Àå ÁÁÀº ¼º´É)¿Í 2.5 mM MgCl
2 ³óµµÀÇ PCR polymerase 1 Á¦Ç°, ±×¸®°í µÎ °¡Áö ´Ù¸¥ ³óµµÀÇ PCR polymerase 2 (Çϳª´Â 3.5 mM MgCl
2ÀÇ ÀÏ¹Ý ³óµµ polymeraseÀÌ°í, ´Ù¸¥ Çϳª´Â 2.5 mM MgCl
2°¡ Æ÷ÇÔµÈ °í³óµµÀÇ polymeraseÀÓ)¸¦ ºñ±³ÇÏ¿´´Ù. 500~800¹øÀÇ °³º° ¹ÝÀÀÀ» ÁøÇà ÈÄ È®ÀÎÇÑ °á°ú, Titanium
Taq DNA PolymeraseÀÇ ¿ì¼¼ÇÑ ¼º´ÉÂ÷ÀÌ°¡ MgCl
2 ¹× È¿¼ÒÀÇ ³óµµ¿Í °ü°è¾øÀÌ À¯ÁöµÇ¸ç, ´Ù½Ã Çѹø Titanium
Taq DNA Polymerase°¡ 3.5 mM MgCl
2¿¡¼ 95.8%ÀÇ °¡Àå ³ôÀº pass rateÀ» º¸ÀÎ ¹Ý¸é, PCR polymerase 2ÀÇ ÃÖ°í pass rateÀº 3.5 mM MgCl2¿¡¼ 86.57%¿´´Ù. PCR È¿¼Ò 2ÀÇ ¼º´ÉÀº È¿¼Ò¸¦ 34% Ãß°¡ »ç¿ëÇصµ °á°ú°¡ °³¼±µÇÁö ¾Ê¾Ò´Ù.
±î´Ù·Î¿î ºÐ¼®¿¡¼µµ ÀÏ°üµÈ ¼º´É À¯Áö
2°³ÀÇ ¼·Î ´Ù¸¥ 6-plex ¹ÝÀÀ (Ç¥ 3)À¸·Î Titanium
Taq DNA Polymerase¿Í PCR polymerase 2¸¦ ºñ±³ÇÏ¿´´Ù: Çϳª´Â ¼öÀÛ¾÷À¸·Î µðÀÚÀÎÇÏ¿´°í (¹ÝÀÀ 1), ´Ù¸¥ Çϳª´Â Sequenom»çÀÇ SpectroDESIGNER ¼ÒÇÁÆ®¿þ¾î¸¦ »ç¿ëÇÏ¿© µðÀÚÀÎÇÏ¿´´Ù (¹ÝÀÀ 2). 12°³ÀÇ »óÀÌÇÑ SNP¸¦ ºÐ¼®ÇÏ°í, 96°³ DNA »ùÇÃÀ» Å×½ºÆ®ÇÏ¿© ¾ç¼º À¯ÀüÀÚÇüÀÇ ¼ö°¡ °áÁ¤µÇ¾ú´Ù (Åë°ú/96). Titanium
Taq DNA Polymerase¿Í PCR polymerase 2ÀÇ Â÷ÀÌ´Â ÄÇ°í, ¸¹Àº °³º° SNP ºÐ¼®¿¡¼ ½ÇÆÐÇÑ PCR polymerase 2¿Í´Â ´Þ¸® Titanium
Taq DNA Polymerase´Â Áö¼ÓÀûÀ¸·Î ¿ì¼öÇÑ °á°ú¸¦ ³ªÅ¸³»¾ú´Ù.
Ç¥ 3 : 6-plex PCRÀ» ÀÌ¿ëÇÑ PCR È¿¼Ò Æò°¡ °á°ú
|
SNP ID No.
|
Titanium Taq DNA Polymerase
|
Polymerase 2
|
Reaction 1
|
Pass/96
|
% pass
|
Pass/96
|
% pass
|
1
|
90
|
93.75
|
0
|
0.00
|
2
|
51
|
53.13
|
0
|
0.00
|
3
|
80
|
83.33
|
1
|
1.04
|
4
|
78
|
81.25
|
0
|
0.00
|
5
|
76
|
79.17
|
0
|
0.00
|
6
|
82
|
85.42
|
0
|
0.00
|
Reaction 2
|
|
26
|
93
|
96.88
|
4
|
4.17
|
30
|
94
|
97.92
|
2
|
2.08
|
31
|
87
|
90.63
|
74
|
77.08
|
33
|
91
|
94.79
|
65
|
67.71
|
40
|
91
|
94.79
|
0
|
0.00
|
50
|
89
|
92.71
|
0
|
0.00
|
¡á Conclusions
SNP genotypingÀ» À§ÇÑ high-throughput multiplex PCR ºÐ¼®¿¡¼ Titanium
Taq DNA Polymerase´Â Å×½ºÆ® ÇÑ ´Ù¸¥ PCR È¿¼Òº¸´Ù Áö¼ÓÀûÀ¸·Î ´õ ³ªÀº ¼º´ÉÀ» º¸ÀÌ¸ç °¡Àå ½Å·ÚÇÒ ¼ö ÀÖ´Â PCR È¿¼Ò¶ó´Â °ÍÀ» È®ÀÎÇÏ¿´´Ù. Çâ»óµÈ ¼öÀ² ¹× ÁõÆø ƯÀ̼º ¿Ü¿¡µµ ¿¬±¸ÀÚµéÀº 10~15ºÐÀÇ È¿¼Ò È°¼ºÈ ½Ã°£À» ÇÊ¿ä·Î Çϴ Ÿ»ç Á¦Ç°¿¡ ºñÇØ Titanium
Taq DNA Polymerase´Â 1~2ºÐÀÇ È°¼ºÈ ½Ã°£À¸·Î PCR ½Ã°£ ´ÜÃà¿¡ ÀûÇÕÇÏ´Ù°í À̾߱âÇÏ¿´´Ù. ÀüüÀûÀ¸·Î ÀÌ°ÍÀº »ùÇà ½ÇÇè·®ÀÌ ¸¹Àº ¿¬±¸ºÐ¾ß¿¡ Áß¿äÇÑ °í·Á»çÇ× Áß ÇϳªÀÎ PCR ½Ã°£À» 14ºÐÀ̳ª ´ÜÃàÇÏ´Â °á°ú·Î À̾îÁø´Ù.
Titanium
Taq DNA Polymerase¸¦ »ç¿ëÇÏ¸é ³ôÀº ½Å·Úµµ¿Í °í°¨µµ·Î ºü¸£°í °·ÂÇÏ°Ô multiplex PCRÀ» ÁøÇàÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
¡á Methods
PCR ¹ÝÀÀÀº 348-well plate¿¡ ¹ÝÀÀ ´ç ÃÑ 5 §¡ º¼·ýÀ¸·Î ÁøÇàÇÏ¿´´Ù, PCR ¹ÝÀÀ¾×¿¡´Â 2.5 ng DNA, °¢ Á¦Á¶»çÀÇ ¹ÝÀÀ ¹öÆÛ, dNTP 200 μM, PCR È¿¼Ò 0.1 U (»ç¿ëµÈ ¸ðµç PCR È¿¼Ò´Â 5 U/§¡ ³óµµ¿¡¼ 0.02 §¡ »ç¿ë), primer 200 nM, °¢ Ç¥¿¡ Ç¥½ÃµÈ ³óµµÀÇ MgCl
2°¡ Æ÷ÇԵǾú´Ù. Ç¥ 2ÀÇ ½ÇÇè Áß ‘°í³óµµÀÇ PCR polymerase 2’ Á¶°ÇÀº PCR polymerase 2¸¦ 3.9 §¡ Ãß°¡Çؼ »ç¿ëÇÏ¿´´Ù.
Titanium
Taq DNA PolymeraseÀÇ PCR Á¶°ÇÀº 95¡É·Î °¡¿ ÈÄ, 94¡É 20ÃÊ, 56¡É 30ÃÊ, 72¡É 1ºÐÀ» 45 cycle ¹ÝÀÀ ÈÄ,¸¶Áö¸· ´Ü°è¸¦ 72¡É 3ºÐ°£ ¹ÝÀÀÇÏ¿´´Ù. ù ¿ È°¼ºÈ ´Ü°è´Â PCR polymerase 1Àº 15ºÐ, PCR polymerase 2´Â 10ºÐÀ¸·Î ¼³Á¤ÇÏ¿´°í, ±× ¿Ü PCR Á¶°ÇÀº µ¿ÀÏÇÏ°Ô ¼öÇàÇÏ¿´´Ù.
¡á Reference
Jurinke, C.,
et al.
Methods Mol. Biol.
187, 179–192 (2002).
º» ¿¬±¸¿¡ »ç¿ëµÈ °í°¨µµ PCR È¿¼Ò TITANIUM® Taq DNA Polymerase È®ÀÎÇϱâ