Открыть главное меню

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-составаПравить

GC-состав обычно представляется в процентном отношение (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

 
 
Сравнения смещений в нуклеотидном составе для рамки в 2000 нуклеотидов.
 
Сравнения смещений в нуклеотидном составе для рамки в 100 нуклеотидов.

Вычисление смещений в нуклеотидном составеПравить

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.

ПримечанияПравить

  1. Аббревиатура: ГЦ-состав, ЦГ-состав, GC-состав, CG-состав, GC%, ГЦ%
  2. 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.
  3. 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. (англ.) : journal. — 2006. — Vol. 34, no. 2. — P. 564—574. — DOI:10.1093/nar/gkj454. — PMID 16449200.
  4. Madigan, M.T. and Martinko J.M. Brock biology of microorganisms. — 10th. — Pearson-Prentice Hall, 2003. — ISBN 84-205-3679-2.
  5. 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. такжеПравить

СсылкиПравить