GC含有率計算

ヌクレオチド結合

DNAとRNAにおいて、塩基の分布は遺伝子研究と遺伝子操作のしやすさに大きな影響を与える。二重らせんの中では、アデニンは常に2つの水素結合を介してチミン（RNAではウラシル）と結合し、グアニンは3つの水素結合を介してシトシンと結合する（図1）。水素結合の数が多いほど、2つのヌクレオチド塩基を分離するのに必要なエネルギーも多くなる。したがって、GC塩基対はAT塩基対よりも安定性が高い。ゲノム中のGC塩基対の割合は非常に多様であるが、ほとんどの生物種は30-60％の範囲にあり、ヒトは平均41％である。

図1. A）２本鎖DNAにおけるヌクレオチド結合、ハイライトされているのは（B）チミン－アデニン対と（C）シトシン－グアニン対。

GC含有率の応用

プライマー設計や遺伝子全体のクローニングのためにDNA断片について考える際に、3つの水素結合を切断するのに必要なエネルギー量が高いことを考えると、GC含量に注目することは重要である。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、広く利用されるツールであるがGC含量の重要性が高い。DNA鎖は分解（変性）されなければならず、プライマーは増幅のためにDNA鎖上の正しい位置に結合（アニーリング）できなければならない。塩基の分布はこの2つのプロセスに影響を与える： GC含量が高いDNA鋳型はより高い変性温度を必要とし、プライマー中のGC含量が高いものはより高いアニーリング温度を必要とする。プライマーの最適なGC含量は約50-55％であるが、GC含量が40-60％であれば高い増幅率が得られる。

配列全体のGC含量や配列内のGC含量を決定することは、実験のデザインやトラブルシューティングを行ったりする際に大切なことである。ここでGC 含有率分析を行うだけでなく、GC含有率計算ツールは コドン最適化（Codon Optimization）と shRNAデザインツールにも組み込まれています。どちらのアプリケーションも 解析ツールページで調べることができ、ベクターデザインスタジオでクローニング実験用に直接適用することができます。