Kalkulator Kandungan GC

Cara Menggunakan Kalkulator Kandungan GC

1. 1. Tempelkan urutannya. Huruf biasa atau FASTA; spasi, baris baru, angka, dan huruf kecil diabaikan, dan U dihitung sebagai T. Dengan beberapa rekaman FASTA, setiap rekaman mendapat satu baris di tabel.
2. 2. Pilih aturan ambiguitas. Pengaturan awal membiarkan N, R, Y dan kode ambiguitas lainnya tidak dihitung. Sebagai gantinya, Anda dapat menghitungnya sebagai bukan-GC, atau memberi bobot pada setiap kode sesuai peluangnya menjadi G atau C.
3. 3. Baca angkanya. GC%, panjang, skew GC, GC pada posisi kodon 1, 2 dan 3, serta rasio CpG teramati/diharapkan muncul untuk urutan yang dipilih.
4. 4. Plot profil. Atur jendela dan langkah, lalu plot kandungan GC, skew GC, atau skew GC kumulatif di sepanjang urutan. Unduh plot sebagai SVG atau PNG.

Apa Itu Kandungan GC

Kandungan GC adalah pecahan basa dalam urutan DNA atau RNA yang berupa guanin atau sitosin: GC% = (G + C) ÷ (A + C + G + T) × 100. Pasangan G–C memiliki tiga ikatan hidrogen dan pasangan A–T memiliki dua, dan interaksi tumpukan (stacking) menambah stabilitas, sehingga DNA kaya GC meleleh pada suhu yang lebih tinggi. Kandungan GC sangat bervariasi antargenom dan di sepanjang genom: genom manusia rata-rata sekitar 41%, Escherichia coli K-12 sekitar 51%, Streptomyces coelicolor sekitar 72%, dan parasit malaria Plasmodium falciparum sekitar 19%. Untuk primer, kandungan GC sekitar 40–60% biasanya menjadi target yang lazim.

Urutan nyata sering memuat kode ambiguitas IUPAC, dan ada lebih dari satu cara wajar untuk menghitungnya. Ketiga pilihan di sini mengikuti konvensi pada gc_fraction Biopython:

Skew GC dan Rasio CpG

Skew GC adalah (G − C) ÷ (G + C), dihitung dalam jendela. Pada banyak genom bakteri, untai utama memiliki lebih banyak G daripada C, sehingga skew positif di satu sisi asal replikasi dan negatif di sisi lainnya (Lobry, 1996, Molecular Biology and Evolution). Dengan memplot jumlah berjalan dari skew — skew kumulatif — pergantian itu tampak sebagai bentuk V atau V terbalik, dan nilai minimum serta maksimumnya menandai asal dan terminus replikasi (Grigoriev, 1998, Nucleic Acids Research). Plot kumulatif menggunakan jendela tanpa tumpang tindih sesuai ukuran yang Anda atur.

Rasio CpG teramati/diharapkan adalah jumlah CpG × panjang ÷ (jumlah C × jumlah G). Pada vertebrata, CpG yang termetilasi mudah bermutasi menjadi TpG, sehingga CpG berkurang di sebagian besar genom, dan rasio mendekati 1 menandai bagian yang tidak biasa. Definisi klasik pulau CpG (Gardiner-Garden and Frommer, 1987) adalah bagian sepanjang minimal 200 bp dengan GC di atas 50% dan rasio minimal 0,6; terapkan pada jendela 200 bp sendiri, karena ambang batasnya bersifat arbitrer.

Contoh Kasus: Urutan Pengodean Insulin Manusia

Coba contoh memuat urutan pengodean insulin manusia sepanjang 333 basa dari NCBI RefSeq NM_000207.3. Urutan ini berisi 57 A, 106 C, 109 G dan 61 T, sehingga GC = 215 ÷ 333 = 64,56%. Skew-nya adalah (109 − 106) ÷ 215 = 0,014, hampir tidak ada. Sepuluh dinukleotida CpG memberi rasio 10 × 333 ÷ (106 × 109) = 0,29.

GC3, posisi kodon ketiga, adalah tempat perubahan sinonim terjadi tanpa mengubah protein, sehingga ia mengikuti komposisi basa setempat. GC3 sebesar 80% terhadap GC2 sebesar 44% merupakan tanda umum gen di wilayah kaya GC pada genom manusia. Terjemahkan urutannya dengan Penerjemah DNA ke Protein, atau rancang primer untuknya dengan Primer Tm Calculator.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Bagaimana cara menghitung kandungan GC?

Hitung basa G dan C, bagi dengan jumlah total basa A, C, G dan T (atau U), lalu kalikan 100. Untuk ATGCGC hasilnya 4 ÷ 6 = 66,7%. Pecahan yang sama dipakai untuk seluruh genom atau untuk jendela 50 basa yang digeser sepanjang gen.

Berapa kandungan GC yang normal untuk primer?

Primer biasanya dirancang dengan GC 40–60%, yang memberi suhu leleh (melting temperature) dalam kisaran yang bisa dikerjakan dan menghindari deret panjang G atau C yang menempel secara tidak spesifik. Ujung 3′ yang berakhir dengan satu atau dua basa G atau C (GC clamp) membantu penempelan, sedangkan lebih dari tiga berturut-turut dapat menyebabkan mispriming. Periksa suhu leleh dengan Primer Tm Calculator.

Apa yang ditunjukkan skew GC?

Skew GC, (G − C) ÷ (G + C), mengukur asimetri untai. Pada banyak bakteri, untai utama diperkaya G, sehingga tanda skew berbalik di asal dan terminus replikasi. Plot skew kumulatif membuat dua titik balik itu terlihat sebagai minimum dan maksimum, yang merupakan cara cepat untuk menemukan asal replikasi pada genom baru.

Mengapa kandungan GC berbeda antarorganisme?

Bias mutasi, perbaikan DNA, replikasi, dan seleksi membentuk komposisi basa, dan keseimbangannya berbeda antargaris keturunan. Bakteri hidup bebas berkisar sekitar 25% hingga 75% GC, dan vertebrata berdarah panas menunjukkan variasi regional yang besar yang disebut isokor. Di dalam genom, wilayah kaya GC cenderung padat gen.

Bagaimana kode ambiguitas seperti N dihitung?

Secara default kode tersebut tidak dimasukkan ke pembilang maupun penyebut. Sebagai gantinya, Anda dapat mempertahankannya di penyebut sebagai bukan-GC, atau memberi bobot pada setiap kode sesuai bagian dari basa yang mungkin yang merupakan G atau C, sehingga N dihitung 0,5. Ketiga pilihan ini sesuai dengan pengaturan "remove", "ignore" dan "weighted" pada Biopython.

Ukuran jendela apa yang sebaiknya saya gunakan untuk plot GC?

Gunakan jendela yang cukup panjang untuk estimasi yang stabil dan cukup pendek untuk menunjukkan fitur yang Anda cari. Sekitar 100–200 basa cocok untuk gen atau pencarian pulau CpG, 1.000–10.000 cocok untuk genom bakteri, dan langkahnya bisa seperlima hingga setengah dari jendela. Jika langkah akan menghasilkan lebih dari 2.000 jendela, alat ini menaikkannya secara otomatis agar plot tetap terbaca.