专利名称：具有增强的3’-错配辨别力的dna聚合酶的制作方法
具有增强的3’ -错配辨别力的DNA聚合酶发明领域
本发明提供了具有增强的3’ -错配辨别力的DNA聚合酶及它们在各种应用，包括核酸多核苷酸延伸和扩增中的用途。
发明背景DNA聚合酶负责基因组的复制和维护，这是在世代间(from generation to generation)精确传递遗传信息的中心职责。DNA聚合酶在细胞中的功能是作为负责DNA 合成的酶。它们在有金属活化剂如Mg2+存在的情况下，以被复制的DNA模板或多核苷酸模板支配的顺序聚合脱氧核糖核苷三磷酸。在体内，DNA聚合酶参与一系列DNA合成过程，包括DNA复制、DNA修复、重组和基因扩增。在每一 DNA合成过程期间，复制DNA模板一次或最多几次以产生相同的复制品。与此相反，在体外，DNA复制可以重复多次，例如在聚合酶链式反应期间(参见例如美国专利号4，683，202)。
在聚合酶链式反应(PCR)的最初研究中，DNA聚合酶是在每一轮DNA复制的开始时添加的(参见上述美国专利号4，683，202)。后来，确认了从在高温下生长的细菌中可获得热稳定DNA聚合酶，这些酶只需要添加一次(参见美国专利号4，889，818和美国专利号 4，965，188)。在PCR期间使用的高温下，这些酶没有不可逆地失活。因此，可以进行聚合酶链式反应的重复循环而不需要在每一合成加成过程开始时添加新鲜的酶。DNA聚合酶特别是热稳定聚合酶，是重组DNA研究和疾病的医疗诊断中大量技术的关键。特别是对于诊断应用，目标核酸序列可能仅仅是所考察(in question) DNA或RNA的一小部分，因此在不扩增的情况下可能难以检测到目标核酸序列的存在。
DNA聚合酶的总体折叠模式类似人的右手，包含手掌、手指和拇指三个独特的亚结构域 。(参见 Beese 等，Science 260:352-355, 1993) ;Patel 等，Biochemistry 34:5351-5363, 1995)。尽管在大小和细胞功能不同的聚合酶之间手指和拇指亚结构域的结构变化很大，但是催化性的手掌亚结构域全部都是重叠的(superimposable)。例如，在化学催化作用期间与引入的dNTP相互作用并稳定过渡态的基序A在哺乳动物pol α和原核生物的pol I家族DNA聚合酶之间是重叠的，平均偏差约为IA(Wang等，Cell 89:1087 -1099，1997)。在结构上基序A以主要包含疏水性残基的反向平行β-折叠链起始，延续到α-螺旋。DNA聚合酶活性位点的主要氨基酸序列是特别保守的。在基序A的情况下，例如，序列DYSQIELR(SEQ ID NO:28)保留在从数百万年进化分离的生物体包括例如水生栖热菌 ijhermus aquaticus)、沙眼衣原体{Chlamydia trachomatis)和大肠杆菌 ipscherichia coli)的聚合酶中。
除了高度保守以外，DNA聚合酶的活性位点也被证明是相对易变的，能够容纳某些氨基酸取代而不显著降低DNA聚合酶活性。(参见例如美国专利号6，602，695)。这种突变型DNA聚合酶可以在例如包括核酸合成反应的诊断和研究应用中提供各种选择优势。因此，本领域需要鉴别适于突变的氨基酸位置以产生改进的聚合酶活性。本发明，如同本文中所述，满足这些及其它需要。
发明概述本文提供了相对于对应的未修饰的对照聚合酶具有增强的3’ -错配辨别力的DNA聚合酶以及制备和使用这种DNA聚合酶的方法。在一些实施方案中，聚合酶是热稳定DNA聚合酶。在一些实施方案中，DNA聚合酶是热活性的DNA聚合酶。在一些实施方案中，本发明的 DNA聚合酶源自栖热菌种{Thermus species)。在一些实施方案中,DNA聚合酶源自栖热袍菌种{Thermotoga species)。
根据本发明，发现对应于SEQ ID NO:1的493位的DNA聚合酶的氨基酸可以在该位置从天然氨基酸突变，以产生相对于对应的未修饰的对照聚合酶具有增强的3’ -错配辨别力的聚合酶。在源自栖热菌种的DNA聚合酶中，对应于SEQ ID NO:1的493位的天然氨基酸是E。在源自栖热袍菌种的DNA聚合酶中，对应于SEQ ID NO:1的493位的天然氨基酸是S。在源自其它非栖热菌、非栖热袍菌种的DNA聚合酶中，对应于SEQ ID N0:1的493位的氨基酸可以是除E或S以外的氨基酸，例如，A或G。参见
图1。
在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的493位的DNA聚合酶的氨基酸是除E， S，A或G以外的任何氨基酸，除了对应于SEQ ID NO:1的493位的对照DNA聚合酶的氨基酸是E，S，A或G，对照DNA聚合酶具有与所述DNA聚合酶相同的氨基酸序列。例如，在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的493位的位置处的氨基酸选自V，L, I, M, F，W，P, T, C，Y, N, Q, D, K, R 或 H。
然而，进一步发现，在栖热菌聚合酶的493位插入A或G (在一些非栖热菌、非栖热袍菌种的天然氨基酸)代替E也增加了 3’-错配辨别力。因此，在一些实施方案中，本发明的DNA聚合酶源自栖热菌种，对应于SEQ ID NO:1的493位的DNA聚合酶的氨基酸是除E以外的氨基酸，除了对应于SEQ ID NO:1的493位的对照DNA聚合酶的氨基酸是E，对照DNA 聚合酶具有与所述DNA聚合酶相同的氨基酸序列。例如，当DNA聚合酶源自栖热菌种时，对应于SEQ ID NO:1的493位的位置处的氨基酸选自S，A, G, V, L, I, M, F，W, P, T, C，Y, N, Q, D, K, R或H。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的493位的位置处的氨基酸选自S，A, Q, G, K或R。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的493位的位置处的氨基酸选自A，G, K或R。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的493位的位置处的氨基酸是K。
在一些实施方案中，本发明的DNA聚合酶源自栖热菌种，对应于SEQ ID N0:1的 493位的氨基酸是在中性pH时，具有极性、不带电荷的侧链的氨基酸(例如，N，Q, H, S， T或Y)，具有非极性、不带电荷的侧链的氨基酸(例如，G，A, L, M, W, P, F，C，V或I)， 或具有极性、带正电荷的侧链的氨基酸(例如，R或K)。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的493位的具有非极性的、不带电荷的侧链的氨基酸是A或G。在一些实施方案中，对应于SEQ ID N0:1的493位的具有极性、带正电荷的侧链的氨基酸是R或K。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的493位的具有极性、带正电荷的侧链的氨基酸是K。
而且，根据本发明，位于对应于SEQ ID NO:1的493位的氨基酸附近的其它氨基酸也可以被突变，以产生相对于对应的未修饰的对照聚合酶具有增强的3’ -错配辨别力的酶。例如，对应于SEQ ID NO:1的488和/或497位的氨基酸的突变也产生相对于对应的未修饰的对照聚合酶具有增强的3’ -错配辨别力的酶。
在一些实施方案中，具有改进的3’-错配辨别力的DNA聚合酶在聚合酶结构域中包含基序，所述基序包含A-G-H-P-F-N-L-N-X6-R-D-Q-L-X10-R-V-L-X13-D-E-L,其中X6 是 S，G, A, D, F，K, C，T 或 Y;X10是除E以外的任何氨基酸；X13 是 F，A, G, S，T, Y, D 或 K (SEQ ID NO:8)。
在一些实施方案中，X1。选自L，M, W, P, T, F，Y, C，N, D, V, I, R, K, Q, H, S，A 或 G。
在一些实施方案中，X1。选自R，K, A或G (SEQ ID N0:49)。
在一些实施方案中，具有改进的3’-错配辨别力的DNA聚合酶在聚合酶结构域中包含基序，所述基序包含A-G-H-P-F-N-L-N-S-R-D-Q-L-X10-R-V-L-F-D-E-L,其中Xltl是除E以外的任何氨基酸(SEQ ID N0:9)。
在一些实施方案中，X1。选自L，M, W, P, T, F，Y, C，N, D, V, I, R, K, Q, H, S，A 或 G。
在一些实施方案中，X1。选自R，K, A或G (SEQ ID N0:50)。
在一些实施方案中，具有改进的3’-错配辨别力的DNA聚合酶在聚合酶·结构域中包含基序，所述基序包含A-G-H-P-F-N-L-N-S-R-D-Q-L-X10-R-V-L-F-D-E-L,其中X10 是八，G, K 或 R (SEQ ID NO: 10)。
在一些实施方案中，在所述DNA聚合酶中，Xltl选自L，M, W, P, T, F，Y, C，N, D, V, I, R, K, Q, H, S，A 或 G。
在一些实施方案中，在所述DNA聚合酶中，选自A, G，K或R (SEQ ID NO:50)。
在一些实施方案中，在所述DNA聚合酶中，选自A或G。
在一些实施方案中，具有改进的3’ -错配辨别力的DNA聚合酶在聚合酶结构域中包含基序，所述基序包含A-G-H-P-F-N-L-N-S-R-D-Q-L- X10-R-V-L-F-D-E-L,其中X10 是 K (SEQ ID NO: 11)。
在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的580位的DNA聚合酶的氨基酸是除D 或E以外的任何氨基酸。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的580位的DNA聚合酶的氨基酸是除D以外的任何氨基酸。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的580位的 DNA聚合酶的氨基酸选自L，G, T, Q, A, S，N, R和K。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的580位的DNA聚合酶的氨基酸是G。
在一些实施方案中，本发明的DNA聚合酶进一步包含基序，所述基序包含 T-G-R-L-S-S-X7-X8-P-N-L-Q-N ;其中X7 是 Ser (S)或 Thr (T);以及X8是除D或E以外的任何氨基酸(SEQ ID NO: 27)。
在一些实施方案中，对应于&位的氨基酸选自L，G, T, Q, A, S，N, R和K (SEQ ID N0:51)。
在一些实施方案中，DNA聚合酶进一步包含在对应于选自SEQ ID NO:1的488和/ 或497的位置的一个或多个氨基酸处的突变。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的488位的DNA聚合酶的氨基酸是除S以外的任何氨基酸。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1 的 488 位的 DNA 聚合酶的氨基酸选自 G，A, V, L, I, M, F，W, P, E, T, C，N, Q, D, Y, K, R或H。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的488位的DNA聚合酶的氨基酸是G，A, D, F，K, C，T或Y。在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1的497位的DNA 聚合酶的氨基酸是除F或Y以外的任何氨基酸。在一些实施方案中，对应于SEQ ID N0:1的 497 位的 DNA 聚合酶的氨基酸选自 R，V, L, I, M, W, P, T, C，N, D, E, S，A, G, K, E或H。在一些实施方案中，DNA聚合酶源自栖热菌种，对应于SEQ ID NO:1的497位的DNA 聚合酶的氨基酸是除F以外的任何氨基酸。因此，在一些实施方案中，对应于SEQ ID NO:1 的497位的DNA聚合酶的氨基酸是A，G, S，T, Y, D或K。
各种DNA聚合酶适于本发明的突变。尤其适合的是热稳定聚合酶，包括来自各种嗜热菌(thermophilic bacteria)的野生型或天然存在的热稳定聚合酶，以及通过氨基酸取代、插入或缺失或其它修饰而源自这种野生型或天然存在的酶的合成的热稳定聚合酶。 示例性的聚合酶的未修饰形式包括例如CS5 (SEQ ID NO: 29)或CS6 (SEQ ID NO: 30)或Z05 DNA聚合酶(SEQ ID NO:1),或与其具有至少80%、优选至少90%或更优选至少95%的序列同一性的功能性DNA聚合酶。其它未修饰的聚合酶包括例如来自于下列嗜热菌中任一种的 DNA聚合酶(或与这种聚合酶具有至少80%、优选至少90%或更优选至少95%的序列同一性的功能性DNA聚合酶)海栖热袍菌ijhermotoga maritima) (SEQ ID NO: 38)；水生栖热菌 ijhermus aquaticus) (SEQ ID NO:2)；嗜热栖热菌(Jhermus thermophilus) (SEQ ID NO:6)；黄栖热菌(Jlwrmus fIavus) (SEQ ID NO:4)；丝状栖热菌 iThormus filiformis) (SEQ ID NO: 3)；栖热菌种{Thermus sp. spsl7) (SEQ ID NO: 5)；栖热菌种 ZO5 {Thermus sp. Z05) (SEQ ID NO:1)；那不勒斯栖热袍菌 ijhermotoga neopolitana) (SEQ ID NO :39)；非洲栖热腔菌{Thermosipho africanus) (SEQ ID NO :37) ； Thermus caldophilus (SEQ ID NO:7),耐放射异常球菌{Deinococcus radiodurans) (SEQ ID NO: 36)，嗜热脂肪芽抱杆菌(Bacillus s tearo thermophi I us) (SEQ ID NO: 40)或热坚芽孢杆菌{Bacillus caldotenax) (SEQ ID NO:41)。合适的聚合酶还包括具有逆转录酶(RT) 活性和/或能够掺入非常 规核苷酸如核糖核苷酸或其它2’ -修饰的核苷酸的那些。
尽管具有有效的3’ -错配辨别力活性的热稳定性DNA聚合酶尤其适合用于进行 PCR,具有有效的3’ -错配辨别力活性的热活性的、但不是热稳定的DNA聚合酶也适于本发明的突变。
在一些实施方案中，DNA聚合酶是栖热菌属DNA聚合酶。例如，在一些实施方案中， DNA聚合酶与选自下列的聚合酶具有至少80%,优选至少90%,更优选至少95%的序列同一性(a)栖热菌种ZOOTNA 聚合酶(ZO5) (SEQ ID NO:1);(b)水生栖热菌DNA聚合酶(Taq)(SEQ ID NO: 2);(c)丝状栖热菌DNA聚合酶(Tfi)(SEQ ID NO: 3);(d)黄栖热菌DNA 聚合酶(Tfl) (SEQ ID NO:4);(e)栖热菌种Spsl7DNA 聚合酶(Spsl7) (SEQ ID NO: 5);(f)嗜热栖热菌DNA聚合酶(Tth)(SEQ ID NO:6);和(g)Thermus caldophilus DNA 聚合酶(Tea) (SEQ ID NO: 7)。
在一些实施方案中，DNA聚合酶是栖热袍菌DNA聚合酶。例如，在一些实施方案中， DNA聚合酶与选自下列的聚合酶具有至少80%,优选至少90%,更优选至少95%的序列同一性(a)海栖热袍菌DNA聚合酶(Tma)(SEQ ID NO: 38);(b)那不勒斯栖热袍菌DNA聚合酶(Tne)(SEQ ID NO: 39);在某些实施方案中，DNA聚合酶与SEQ ID NO:1具有至少80%，优选至少90%，更优选至少95%的序列同一性。在一些实施方案中，DNA聚合酶是栖热菌种Z05 DNA聚合酶(Z05) DNA聚合酶(即SEQ ID NO:1)，除了 493位的氨基酸是除E或S以外的任何氨基酸。在一些实施方案中，DNA聚合酶是Z05 DNA聚合酶，493位的氨基酸是除E以外的任何 氨基酸。例如，在一些实施方案中，493位的氨基酸选自V，L, I, M, F，W, P, T, C，Y, N, Q, D, K, R, S，A, G或H。在一些实施方案中，DNA聚合酶是Z05 DNA聚合酶，493位的氨基酸是G,A, K或R。在一些实施方案中，DNA聚合酶是Z05 DNA聚合酶，493位的氨基酸是K。在一些实施方案中，DNA聚合酶是进一步包含580位的取代的Z05 DNA聚合酶，580位的氨基酸是除D或E以外的任何氨基酸。在一些实施方案中，DNA聚合酶是Z05 DNA聚合酶，580 位的氨基酸是除D以外的任何氨基酸。在一些实施方案中，DNA聚合酶是Z05 DNA聚合酶， 580位的氨基酸选自L，G, T, Q, A, S，N, R和K。在一些实施方案中，DNA聚合酶是Z05 DNA聚合酶，580位的氨基酸是G。
突变的或改进的聚合酶可以包括其它非取代的修饰。一种这种修饰是热可逆的共价修饰，其使酶失活，但是在高温，如通常用于多核苷酸延伸的温度下孵育后其被逆转而激活酶。美国专利号5，773，258和5，677，152中描述了这种热可逆的修饰的示例性试剂。
在一些实施方案中，通过在具有预定拷贝数的野生型BRAF V600R目标多核苷酸和预定拷贝数的突变型BRAF V600目标多核苷酸(数量上等于或少于野生型目标的拷贝数(例如，10，000或更少拷贝))的一个或多个反应混合物中在正向引物(与突变型序列完美匹配并且与野生型序列具有一个单一的3’A:C错配)存在的情况下使用具有SEQ ID N0:35(野生型BRAF = SEQ ID NO:34)的核酸序列的突变型BRAF V600R目标多核苷酸而测定3’ -错配活性。两个或更多的反应混合物可以具有滴定的拷贝数的突变型BRAF V600R 目标多核苷酸(例如，在数个反应混合物中，1:5滴定，1:10滴定，例如，10，000拷贝，1000 拷贝，100拷贝，10拷贝，I拷贝，O拷贝)。如本文中所述，可以在预先选择的单位时间，将本发明的聚合酶的3’ -错配辨别力与参照聚合酶(例如，天然存在的或未修饰的聚合酶)的3’-错配辨别力相比较。当与突变型等位基因完美匹配的引物接触时，具有增强的 3’ -错配辨别力的聚合酶将不能扩增野生型序列，或者，与天然存在的或未修饰的聚合酶相比，使用突变型等位基因特异性引物扩增野生型序列将需要更大的PCR循环数(即，表现出更高的Cp值)。
在各种其它方面，本发明提供了编码本文所述的突变的或改进的DNA聚合酶的重组核酸，包含该重组核酸的载体，和/或用所述载体转化的宿主细胞。在某些实施方案中， 所述载体是表达载体。包含这种表达载体的宿主细胞可用于本发明的生产突变的或改进的聚合酶的方法，所述方法通过在适于表达重组核酸的条件下培养宿主细胞。反应混合物和 /或试剂盒中可以包含本发明的聚合酶。重组核酸，宿主细胞，载体，表达载体，反应混合物和试剂盒的实施方案如上面和本文中所述。
在另一方面，提供了实施多核苷酸延伸的方法。该方法总体包括在适于引物延伸的条件下将本文所述的具有增强的3’ -错配辨别力的DNA聚合酶与引物、多核苷酸模板以及三磷酸核苷接触，从而产生延伸的引物。多核苷酸模板可以是例如RNA或DNA模板。三磷酸核苷可以包括非常规核苷酸如核糖核苷酸和/或标记的核苷酸。此外，引物和/或模板可以包括一个或更多个核苷酸类似物。在一些变型中，多核苷酸延伸方法是用于多核苷酸扩增的方法，包括在适于多核苷酸扩增的条件下将突变的或改进的DNA聚合酶与引物对、 多核苷酸模板以及三磷酸核苷接触。多核苷酸延伸反应可以是，例如，PCR，等温延伸，或测序(例如，454测序反应)。在一些实施方案中，引物延伸方法是用于实施聚合酶链式反应 (PCR)的方法。
本发明还提供了用于这种多核苷酸延伸方法中的试剂盒。通常，试剂盒包括至少一个提供本文所述的突变的或改进的DNA聚合酶的容器。在某些实施方案中，试剂盒进一步包括提供一种或更多种额外试剂的一个或更多个额外的容器。例如，在特定的变型中，一个或更多个额外的容器提供三磷酸核苷；适于多核苷酸延伸的缓冲剂；和/或在多核苷酸延伸条件下与预定的多核苷酸模板杂交的引物。
进一步提供了包含本发明的聚合酶的反应混合物。反应混合物也可以包含模板核酸(DNA和/或RNA)，一种或多种引物或探针多核苷酸，三磷酸核苷(包括，例如，脱氧核糖核苷酸，核糖核苷酸，标记的核苷酸，非常规的核苷酸)，缓冲剂，盐，标记(例如，突光团)。
本文描述了本发明的进一步的实施方案。
定义除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同的意义。尽管基本上与本文所述的那些相似的任何方法和材料都可用于本发明的实践或试验，但是仅仅描述了示例性的方法和材料。对于本发明的目的，下列术语定义如下。
术语“一(a)，” “一(an)，”和“该(the) ”包括复数对象，除非上下文清楚地指出别的含义。
“氨基酸”是指可以并入肽、多肽或蛋白的任何单体单位。如本文所用，术语“氨基酸”包括下列20种天然或遗传编码的α-氨基酸丙氨酸(Ala或Α)、精氨酸(Arg或R)、天冬酰胺(Asn或N)、天冬氨酸(Asp或D)、半胱氨酸(Cys或C)、谷胺酰胺(Gln或Q)、谷氨酸 (Glu或Ε)、甘氨酸(Gly或G)、组氨酸(His或H)、异亮氨酸(lie或I)、亮氨酸(Leu或L)、赖氨酸(Lys或K)、甲硫氨酸(Met或M)、苯丙氨酸(Phe或F)、脯氨酸(Pro或P)、丝氨酸(Ser或 S)、苏氨酸(Thr或T)、色氨酸(Trp或W)、酪氨酸(Tyr或Y)和缬氨酸(Val或V)。在其中“X” 残基没有定义的情况下，这些应该定义为“任何氨基酸”。这20种天然氨基酸的结构见例如 Stryer 等，BioChemistry, 5th ed. , Freeman and Company (2002)。额外的氨基酸如硒代半胱氨酸和批咯赖氨酸也能够被遗传编码(Stadtman (1996) “Selenocysteine, ” Annu Rev Biochem. 65:83-100 和 Ibba 等· ( 2002) “Genetic code:1ntroducing pyrrolysine,，， Curr Biol. 12(13) :R464-R466)。术语“氨基酸”还包括非天然氨基酸、修饰的氨基酸(例如， 具有修饰的侧链和/或骨架)和氨基酸类似物。参见，例如，Zhang等.(2004) “Selective incorporation of 5-hydroxytryptophan into proteins in mammalian cells, ” Proc. Natl. Acad. Sc1. U. S. A. 101 (24) :8882-8887, Anderson 等·(2004) “An expandedgenetic code with a functional quadruplet codon，，Proc. Natl. Acad. Sc1. U. S. A. 101 (20) : 7566-7571, Ikeda 等· (2003) “Synthesis of a novel histidine analogue and its efficient incorporation into a protein in vivo, ” Protein Eng. Des. Sel. 16 (9) : 699-706, Chin 等·(2003) “An Expanded Eukaryotic Genetic Code,” Science 301(5635):964-967, James等· (2001) “Kinetic characterization of ribonuclease S mutants containing photoisomerizable phenylazophenylalanine residues, ” Protein Eng. Des. Sel. 14(12) :983-991, Kohrer 等· (2001) “Import of amber and ochre suppressor tRNAs into mammalian cells:A general approach to site-specific insertion of amino acid analogues into proteins, ” Proc. Natl. Acad. Sc1. U. S. A. 98(25):14310-14315, Bacher 等· (2001) “Selection and Characterization of Escherichia coli Variants Capable of Growth on an Otherwise Toxic Tryptophan Analogue,” T. Bacteriol. 183(18) :5414-5425, Hamano-Takaku 等· (2000) “A Mutant Escherichia coli Tyrosyl-tRNA Synthetase Utilizes the Unnatural Amino Acid Azatyrosine More Efficiently than Tyrosine, ” T. Biol. Chem. 275 (51) :40324-40328,和Budisa等· (2001) “Proteins with {beta} -(thienopyrrolyl) alanines as alternative chromophores and pharmaceutically active amino acids, ” Protein Sc1. 10 (7):1281-1292。
为了进一步说明，氨基酸典型地为包括取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的羧基和一种或多种侧链或基团，或这些基团的任一种的类似物的有机酸。示例性的侧链包括，例如疏基、砸基、横酸基、烧基、芳基、酸基、丽基、置氣基、轻基、餅、氰1基、齒素、酸餅、 链烯基、炔基、醚基、硼酸酯(borate)、硼酸盐(boronate)、二氧磷基、膦酰基、膦、杂环、烯酮、亚胺、醛、酯、硫代酸、羟胺或这些基团的任何组合。其它代表性的氨基酸包括但不限于， 包含光敏交联剂的氨基酸、金属结合氨基酸、自旋标记的氨基酸、发荧光的氨基酸、包含金属的氨基酸、含新官能团的氨基酸、与其它分子共价或非共价相互作用的氨基酸、对光不稳 (photocaged)和/或可光异构化的氨基酸、放射性氨基酸、包含生物素或生物素类似物的氨基酸、糖基化的氨基酸、其它碳水化合物修饰的氨基酸、包含聚乙二醇或聚醚的氨基酸、 重原子取代的氨基酸、化学可裂的和/或光可裂的氨基酸、包含碳连接糖的氨基酸、氧化还原活性氨基酸、包含氨基硫代酸的氨基酸和包含一个或多个毒性部分的氨基酸。
术语“适配子”是指识别并结合DNA聚合酶并有效抑制聚合酶活性的单链DNA，如美国专利号5，693，502中所述。
在本发明的DNA聚合酶上下文中的术语“突变体”是指相对于对应的天然存在的或未修饰的DNA聚合酶包含一个或多个氨基酸取代的多肽，典型为重组的。
在突变型聚合酶上下文中的术语“未修饰的形式”在本文中是用来定义本发明的突变型DNA聚合酶的术语术语“未修饰的形式”是指具有除指定为表征突变型聚合酶的一个或多个氨基酸位置以外的突变型聚合酶的氨基酸序列的功能性DNA聚合酶。因此，在(a) 其未修饰的形式和(b) —个或多个特定氨基酸取代的方面提到突变型DNA聚合酶是指除特定的氨基酸取代以外，突变型聚合酶在特定的基序中另外具有与未修饰的形式相同的氨基酸序列。“未修饰的聚合酶”(和因此还有具有增强的3’-错配辨别力的修饰的形式)可以包含额外的突变以提供期望的功能性，例如双脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸、 核糖核苷酸类似物、染料标记的核苷酸的改进的掺入，调节5’ -核酸酶活性，调节3’ -核酸酶(或校正) 活性等。因此，在实施本文所述的本发明时，DNA聚合酶的未修饰的形式是预先确定的。DNA 聚合酶的未修饰的形式可以是，例如野生型和/或天然存在的DNA聚合酶，或已经有意识地修饰过的DNA聚合酶。聚合酶的未修饰的形式优选热稳定DNA聚合酶,如来自各种嗜热菌的 DNA聚合酶以及与野生型或天然存在的热稳定聚合酶具有基本上序列同一性的其功能性变体。这种变体可以包括，例如，嵌合DNA聚合酶，如美国专利号6，228，628和美国申请
发明者F.L.赖切特, K.A.鲍尔, T.W.迈尔斯, N.J.肖恩布伦纳, J.桑菲利波 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司