GC-состав
GC-состав (гуанин-цитозиновый состав, ГЦ-состав)[1] — доля гуанина (G) и цитозина (C) среди всех остатков нуклеотидов рассматриваемой нуклеотидной последовательности. GC-состав может быть определён как для фрагмента молекулы ДНК или РНК, так и для всей молекулы или даже всего генома.
Пара GC соединена тремя водородными связями, тогда как пара AT (аденин — тимин) — двумя. Поэтому ДНК с высоким содержанием GC более устойчива к денатурации в растворе, чем ДНК с низким. Кроме водородных связей, на стабильность вторичной структуры ДНК и РНК влияют гидрофобные или стэкинг-взаимодействия между соседними нуклеотидами, не зависящие от последовательности оснований нуклеиновых кислот[2][3].
При проведении ПЦР GC-состав праймера используется для предсказания температуры плавления этого праймера и температуры отжига. Высокий GC-состав праймера позволяет использовать его при высоких температурах отжига.
Вычисление GC-состава
GC-состав обычно представляется в процентном отношении (доля G+C или доля GC) для одной из цепи ДНК или РНК. Процентный GC-состав вычисляется как[4]
где — суммарное количество гуанинов и цитозинов, а — длина цепи ДНК или РНК в нуклеотидах: .
можно также представить в виде вырожденного кода как , тогда
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/%D0%A1%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D1%81%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%B2_%D0%BD%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%BC_%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2%D0%B5_%D0%B4%D0%BB%D1%8F_%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BA%D0%B8_%D0%B2_2000_%D0%BD%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B4%D0%BE%D0%B2.png/220px-%D0%A1%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D1%81%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%B2_%D0%BD%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%BC_%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2%D0%B5_%D0%B4%D0%BB%D1%8F_%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BA%D0%B8_%D0%B2_2000_%D0%BD%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B4%D0%BE%D0%B2.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7c/Skews.png/220px-Skews.png)
Вычисление смещений в нуклеотидном составе
GC-состав является частным случаем отклонений[прояснить] (англ. skew) в нуклеотидной последовательности тех или иных нуклеотидных оснований или групп оснований.
Например, отклонение по отношению пуринов (суммы всех гуанинов и аденинов) к длине цепи ДНК или РНК в нуклеотидах (доля G+A или доля GA) можно вычислить в процентном отношении [5]:
где — суммарное количество гуанинов и аденинов, а — длина цепи ДНК или РНК в нуклеотидах: .
можно также представить в виде вырожденного кода как , тогда
Аналогично, для пиримидинов (цитозина и тимина):
где есть сумма всех цитозинов и тиминов, тогда как есть длина цепи ДНК или РНК в нуклеотидах.
- Отклонение по отношению суммы всех гуанинов к сумме всех цитозинов или наоборот (сдвиг по отношению суммы всех цитозинов к сумме всех гуанинов):
- Аналогично можно вычислить отклонение по отношению суммы всех аденинов к тиминам или наоборот (суммы всех тиминов к аденинам):
- Вычислить отклонение по отношению суммы всех гуанинов и всех цитозинов, по отношению к сумме всех аденинов и тиминам или наоборот (аденинов и тиминов по отношению к сумме всех гуанинов и цитозинов):
- Вычисление общего отклонения всех пуринов к пиримидинам или наоборот (всех пиримидинов ко всем пуринам), в цепи ДНК:
- Вычислить отклонение по отношению суммы всех цитозинов и всех аденинов, по отношению к сумме всех гуанинов и тиминов или наоборот (гуанинов и тиминов по отношению к сумме всех цитозинов и аденинов):
Примечания
- ↑ Аббревиатура: ГЦ-состав, ЦГ-состав, GC-состав, CG-состав, GC%, ГЦ%
- ↑ Ponnuswamy P., Gromiha M. On the conformational stability of oligonucleotide duplexes and tRNA molecules (англ.) // J Theor Biol[англ.] : journal. — 1994. — Vol. 169, no. 4. — P. 419—432. — PMID 7526075.
- ↑ Yakovchuk P., Protozanova E., Frank-Kamenetskii M. D. Base-stacking and base-pairing contributions into thermal stability of the DNA double helix (англ.) // Nucleic Acids Res. : journal. — 2006. — Vol. 34, no. 2. — P. 564—574. — doi:10.1093/nar/gkj454. — PMID 16449200. — PMC 1360284. Архивировано 5 марта 2020 года.
- ↑ Madigan, M.T. and Martinko J.M. Brock biology of microorganisms (неопр.). — 10th. — Pearson-Prentice Hall, 2003. — ISBN 84-205-3679-2.
- ↑ Maxim I. Pyatkov and Anton N. Pankratov. SBARS: fast creation of dotplots for DNA sequences on different scales using GA-,GC-content // Bioinformatics : 30. — 2014. — № 12. — С. 1765—1766. — doi:10.1093/bioinformatics/btu095.
См. также
Ссылки
- Таблица GC-состава для бактерий
- GC-состав для бактерий на сайте NCBI.
- GC-состав для разных видов.