GC İçeriği Hesaplayıcı

GC İçeriği Hesaplayıcı Nasıl Kullanılır

1. 1. Diziyi yapıştırın. Düz harfler ya da FASTA kabul edilir; boşluklar, satır sonları, rakamlar ve küçük harfler yok sayılır, U ise T olarak sayılır. Birden çok FASTA kaydı varsa her biri tabloda bir satır alır.
2. 2. Belirsizlik kuralını seçin. Varsayılan seçenek N, R, Y ve diğer belirsizlik kodlarını hesaba katmaz. Bunun yerine bu kodları GC değil olarak sayabilir ya da her kodu G ya da C olma olasılığıyla ağırlıklandırabilirsiniz.
3. 3. Sayıları okuyun. Seçilen dizi için GC%, uzunluk, GC kayması, kodon konumları 1, 2 ve 3'teki GC ile CpG gözlenen/beklenen oranı görünür.
4. 4. Bir profil çizin. Bir pencere ve adım ayarlayın, ardından GC içeriğini, GC kaymasını ya da kümülatif GC kaymasını dizi boyunca çizin. Grafiği SVG ya da PNG olarak indirin.

GC İçeriği Nedir

GC içeriği, bir DNA ya da RNA dizisindeki guanin ya da sitozin olan bazların oranıdır: GC% = (G + C) ÷ (A + C + G + T) × 100. G–C çiftinin üç hidrojen bağı, A–T çiftinin ise iki bağı vardır; istifleme etkileşimleri kararlılığı artırır, bu yüzden GC bakımından zengin DNA daha yüksek sıcaklıkta erir. GC içeriği genomlar arasında ve genom içinde büyük farklılık gösterir: insan genomunda ortalama yaklaşık %41, Escherichia coli K-12'de yaklaşık %51, Streptomyces coelicolor'da yaklaşık %72, sıtma paraziti Plasmodium falciparum'da ise yaklaşık %19'dur. Primerler için genellikle hedeflenen GC içeriği kabaca %40–60'tır.

Gerçek diziler çoğu zaman IUPAC belirsizlik kodları içerir ve bunları saymanın birden fazla makul yolu vardır. Buradaki üç seçenek, Biopython'un gc_fraction işlevindeki kurallara uyar:

GC Kayması ve CpG Oranı

GC kayması, (G − C) ÷ (G + C) olarak pencereler içinde hesaplanır. Birçok bakteri genomunda öncü iplikçikte G, C'den fazladır; bu nedenle kayma, replikasyon orijininin bir yanında pozitif, diğer yanında negatiftir (Lobry, 1996, Molecular Biology and Evolution). Kaymanın çalışan toplamını — kümülatif kaymayı — çizmek bu geçişi bir V ya da ters V'ye dönüştürür; minimum ve maksimum noktaları replikasyonun orijinini ve sonlanma bölgesini işaretler (Grigoriev, 1998, Nucleic Acids Research). Kümülatif grafik, sizin ayarladığınız boyutta örtüşmeyen pencereler kullanır.

CpG gözlenen/beklenen oranı, CpG sayısı × uzunluk ÷ (C sayısı × G sayısı) olarak hesaplanır. Omurgalılarda metillenmiş CpG kolayca TpG'ye mutasyona uğrar; bu nedenle CpG genomun çoğunda tükenmiştir ve 1'e yakın bir oran alışılmadık bölgeleri işaret eder. CpG adasının klasik tanımı (Gardiner-Garden ve Frommer, 1987), en az 200 bp uzunluğunda, GC'si %50'nin üzerinde ve oranı en az 0,6 olan bir bölgedir; eşik değerler keyfi olduğundan bunu kendiniz 200 bp'lik bir pencereye uygulayın.

Çalışılmış Örnek: İnsan İnsülin Kodlama Dizisi

Örnek dene düğmesi, NCBI RefSeq NM_000207.3'ten insan insülininin 333 bazlık kodlama dizisini yükler. Dizide 57 A, 106 C, 109 G ve 61 T vardır; dolayısıyla GC = 215 ÷ 333 = %64,56'dır. Kayma (109 − 106) ÷ 215 = 0,014 olur, yani neredeyse yoktur. On CpG dinükleotidi ise 10 × 333 ÷ (106 × 109) = 0,29 oranını verir.

Üçüncü kodon konumu olan GC3, proteini değiştirmeden eş anlamlı değişikliklerin olduğu yerdir; bu nedenle yerel baz bileşimini izler. GC2'si %44 iken GC3'ün %80 olması, insan genomunun GC bakımından zengin bir bölgesindeki tipik bir gen işaretidir. Diziyi DNA'dan Proteine Çevirici ile çevirin ya da Primer Tm Hesaplayıcı ile bunun için primer tasarlayın.

Sık sorulan sorular

GC içeriği nasıl hesaplanır?

G ve C bazlarını sayın, toplam A, C, G ve T (ya da U) sayısına bölün ve 100 ile çarpın. ATGCGC için bu, 4 ÷ 6 = %66,7'dir. Aynı kesir, tüm bir genom için ya da bir gen boyunca kaydırılan 50 bazlık bir pencere için de kullanılır.

Bir primer için normal GC içeriği nedir?

Primerler genellikle %40–60 GC ile tasarlanır; bu, kullanışlı bir erime sıcaklığı verir ve spesifik olmayan şekilde bağlanan uzun G ya da C dizilerinden kaçınır. 3′ ucun bir ya da iki G ya da C bazıyla bitmesi (GC kelepçesi) bağlanmaya yardımcı olur; ancak arka arkaya üçten fazla G ya da C yanlış bağlanmaya yol açabilir. Erime sıcaklığını Primer Tm Hesaplayıcı ile kontrol edin.

GC kayması neyi gösterir?

GC kayması, (G − C) ÷ (G + C), iplikçik asimetrisini ölçer. Birçok bakteride öncü iplikçik G bakımından zengindir; bu nedenle kaymanın işareti replikasyon orijininde ve sonlanma bölgesinde değişir. Kümülatif kayma grafiği bu iki geçiş noktasını minimum ve maksimum olarak görünür kılar; bu, yeni bir genomda replikasyon orijinini bulmanın hızlı bir yoludur.

GC içeriği organizmalar arasında neden farklılık gösterir?

Mutasyon eğilimi, DNA onarımı, replikasyon ve seleksiyon baz bileşimini şekillendirir ve bu denge soy hatları arasında farklıdır. Serbest yaşayan bakteriler yaklaşık %25 ile %75 GC arasında değişir; sıcakkanlı omurgalılarda ise izokor adı verilen büyük bölgesel çeşitlilik görülür. Bir genom içinde GC bakımından zengin bölgeler genellikle gen yoğundur.

N gibi belirsizlik kodları nasıl sayılır?

Varsayılan olarak hem paydadan hem paydanın toplamından çıkarılırlar. Bunun yerine paydada GC değil olarak tutabilir ya da her kodu, olası bazlarının G ya da C olma payına göre ağırlıklandırabilirsiniz; böylece N, 0,5 sayılır. Üç seçenek, Biopython'un "remove", "ignore" ve "weighted" ayarlarıyla eşleşir.

GC grafiği için hangi pencere boyutunu kullanmalıyım?

Kararlı tahminler için yeterince uzun, ancak istediğiniz özelliği göstermek için yeterince kısa bir pencere kullanın. Bir gen ya da CpG adası araması için yaklaşık 100–200 baz, bakteri genomu için 1.000–10.000 baz uygundur; adım, pencerenin beşte biri ile yarısı arasında olabilir. Adım 2.000'den fazla pencere verecekse, grafik okunabilir kalsın diye araç adımı otomatik olarak artırır.