デオキシリボヌクレアーゼ I (DNase I) はエンドヌクレアーゼであり、RNA の完全性を維持するだけでなく、DNA フットプリント分析、ランダム DNA ライブラリの生成、細胞溶解物またはタンパク質抽出物の粘着性の低減などにも使用されます。つまり、DNase I は、DNA の酵素切断を必要とするほぼすべてのアプリケーションで使用できます。以下は、DNase I とその特定のアプリケーションについての詳細な紹介です。

1. DNase I とは何ですか?
2. DNAフリーRNA抽出液の調製のためのDNase I
3. 試験管内転写でテンプレートDNAを除去するためのDNase I
4. rRNA除去のためのDNase I
5. DNA標識用DNase I
6. その他のアプリケーション
7. DNase I 製品選択ガイド

1. DNase I とは何ですか?

デオキシリボヌクレアーゼ I (DNase I)は、さまざまな組織や体液中に存在する一本鎖または二本鎖 DNA を消化できる非特異的エンドヌクレアーゼです。リン酸ジエステル結合を加水分解して、5'-リン酸基と 3'-OH 基を含むモノデオキシヌクレオチドおよびオリゴデオキシヌクレオチドを生成します。DNase I の最適作用 pH 範囲は 7～8 で、その活性は Ca2+ に依存し、Mn2+、Mg2+、Zn2+ などの二価金属イオンによって活性化されます。Mg2+ が存在する場合、DNase I は二本鎖 DNA の任意の部位をランダムに切断します。Mn2+ が存在する場合、DNase I は同じ部位で二本鎖 DNA を切断して、平滑末端または 1～2 ヌクレオチドの粘着末端オーバーハングを形成します。

図1. Mg2+およびMn2+存在下でのDNase IによるdsDNAの切断の模式図。

DNase I による切断は一般に非特異的切断と考えられていますが、DNase I は副溝領域などの特定の配列断片に作用する可能性が高く、プリン-ピリミジン配列の切断が起こりやすい傾向があります。ただし、DNase I が異種 dsDNA に作用すると、4 つの塩基すべてが切断され、特定の塩基への影響は他の塩基の影響の 3 倍を超えることはありません。

2. DNAフリーRNA抽出液の調製のためのDNase I

生物学実験では、まず核酸を準備してRNAのさまざまな機能を研究します。しかし、細胞溶解プロセス中にDNAとRNAが一緒に放出されることが多いため、どのような抽出溶液を使用しても両者の干渉を避けることはできません。そのため、干渉を除去するには特定の酵素を使用する必要があります。高品質のRNA抽出には、サンプルから残留DNAを除去するためにDNase Iが使用されます。

DNase I は二本鎖および一本鎖 DNA をオリゴヌクレオチドおよび単一ヌクレオチドに分解することができ、RNA 調製製品中の DNA を効果的に分解することができます。次に、DNase I を停止バッファーで加熱して不活性化します。加熱プロセス中に、RNA 分子のヘアピン構造を開くことができ、これにより RNA が逆転写プロセスに直接入りやすくなります。
RNA の品質は、実験データに直接大きな影響を及ぼします。一般に、RNA 抽出中に gDNA 残留物を完全に回避することはできません。そのため、下流のアプリケーション (mRNA 発現分析、トランスクリプトーム分析など) を実行する前に、RNA サンプルを DNase I で処理して残留 gDNA を消化することが推奨されます。gDNA 消化のステップは、RNA 抽出中、RNA 抽出後、または RNA 逆転写の前に実行できます。製品の位置付けによると、Yeasen が提供する製品は次のとおりです。

表1: RNA抽出または逆転写前のDNA除去に関連する製品のリスト

3. 試験管内転写でテンプレートDNAを除去するためのDNase I

インビトロ転写（IVT）では、主にDNAをテンプレートとして使用し、対応する基質とバッファーを使用して、インビトロ転写によってRNAを取得します。インビトロ転写実験では、T7、T3、SP6などのRNAポリメラーゼがRNA合成によく使用されます。合成されたRNAにはDNA残基が含まれている場合があります。DNA残基を除去することは、下流の実験の開発に有益です。たとえば、mRNAワクチンの開発段階では、残基の除去が重要なステップであり、下流の精製の難しさを軽減し、製品の純度を高めることができます。DNAテンプレートは通常、組換えDNase I（RNaseフリー）を使用して除去されます。mRNA合成プロセスに応じて、Yeasenが提供する製品は次のとおりです。