GC-состав ( гуанин-цитозиновый состав , ГЦ-состав ) — 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 .

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

${\displaystyle GC\%={\cfrac {G+C}{L}}\times \ 100}$

где ${\displaystyle G+C}$ — суммарное количество гуанинов и цитозинов, а ${\displaystyle L}$ — длина цепи ДНК или РНК в нуклеотидах: ${\displaystyle L=A+T+G+C}$ .

${\displaystyle G+C}$ можно также представить в виде вырожденного кода как ${\displaystyle S}$ , тогда

${\displaystyle GC\%={\cfrac {S}{L}}\times \ 100}$

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 :

${\displaystyle GA\%={\cfrac {G+A}{L}}\times \ 100}$

где ${\displaystyle G+A}$ — суммарное количество гуанинов и аденинов, а ${\displaystyle L}$ — длина цепи ДНК или РНК в нуклеотидах: ${\displaystyle L=A+T+G+C}$ .

${\displaystyle G+A}$ можно также представить в виде вырожденного кода как ${\displaystyle R}$ , тогда

${\displaystyle GA\%={\cfrac {R}{L}}\times \ 100}$

Аналогично, для пиримидинов ( цитозина и тимина ):

${\displaystyle CT\%={\cfrac {C+T}{L}}\times \ 100={\cfrac {Y}{L}}\times \ 100}$

где ${\displaystyle C+T}$ есть сумма всех цитозинов и тиминов , тогда как ${\displaystyle L}$ 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 ):

  ${\displaystyle GCskew={\cfrac {G-C}{G+C}}}$

  Данная величина — GC skew — может быть положительной (если количество гуанина выше количества цитозина ), отрицательной (в противном случае) или равна 0 (когда количество гуанина и цитозина одинаково).

• Аналогично можно вычислить отклонение по отношению суммы всех аденинов к тиминам или наоборот (суммы всех тиминов к аденинам ):

  ${\displaystyle ATskew={\cfrac {A-T}{A+T}}}$

  Данная величина — AT skew — будет положительным, если количество аденина выше количества тимина , отрицательным в противном случае, или равна 0, когда суммы аденинов A и тимина T равны.

• 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 ):

  ${\displaystyle SWskew={\cfrac {S-W}{L}}}$

  где ${\displaystyle S}$ есть сумма всех гуанинов и цитозинов , тогда как ${\displaystyle W}$ есть сумма всех аденинов и тиминов .

• Вычисление общего отклонения всех пуринов к пиримидинам или наоборот (всех пиримидинов ко всем пуринам), в цепи ДНК:

  ${\displaystyle RYskew={\cfrac {R-Y}{L}}}$

  где ${\displaystyle R}$ есть сумма всех гуанинов и аденинов , тогда как ${\displaystyle Y}$ есть сумма всех цитозинов и тиминов .

• 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 ):

  ${\displaystyle MKskew={\cfrac {M-K}{L}}}$

  где ${\displaystyle M}$ есть сумма всех цитозинов и аденинов , тогда как ${\displaystyle K}$ есть сумма всех гуанинов и тиминов .

Примечания

См. также

• Полимеразная цепная реакция

Ссылки

• .
• .