الصيغة
محتوى GC (%) = (G + C) ÷ (A + T + G + C) × 100
عُدّ A وC وG وT فقط؛ والقواعد الملتبسة مثل N تُستبعد من الرقمين. التسلسل ATGCGCTAAGCC فيه 12 قاعدة، منها 7 من G أو C، فمحتوى GC فيه 7 ÷ 12 = 58%. وللسلسلتين محتوى GC نفسه، لأن كل G تقترن بـ C.
لماذا يهم GC
- الثبات: لأزواج G-C ثلاث روابط هيدروجينية وتتراص أقوى من A-T، فالـ DNA الغني بـ GC ينصهر عند حرارة أعلى.
- البادئات: استهدف من 40 إلى 60% GC ودرجة انصهار من 55 إلى 65 °C. وG أو C في الطرف 3' (مشبك GC) يساعد البادئ على الارتباط، لكن أكثر من ثلاث في القواعد الخمس الأخيرة يسبب ارتباطًا غير نوعي.
- الـ PCR: القوالب التي يزيد GC فيها على 65% تكوّن بنى ثانوية وتحتاج إضافات (DMSO، بيتائين) أو حرارة تمسيخ أعلى.
- السلسلة والاستنساخ: GC العالي جدًا أو المنخفض جدًا يعطي تغطية غير متساوية وتجميعًا أصعب.
القيم النموذجية
- الجينوم البشري: 41% إجمالًا، من 35% إلى أكثر من 60% بحسب المنطقة.
- E. coli: 51%. Saccharomyces cerevisiae: 38%.
- Plasmodium falciparum: 19%، من الأدنى المعروفة.
- Streptomyces والفطريات الشعاعية الأخرى: أكثر من 70%.
انحراف GC
يقيس انحراف GC، (G − C) ÷ (G + C) في نافذة منزلقة، أي السلسلتين فيها G أكثر. في جينومات البكتيريا تتغير إشارته عند أصل التضاعف ونهايته، فرسم الانحراف يحدد موقع الأصل.
الأدوات
تعطي إحصاءات DNA محتوى GC وأعداد القواعد ودرجة الانصهار لأي تسلسل، لسجل واحد أو ملف FASTA كامل. وتتحقق حاسبة Tm للبادئات من GC والـ Tm للبادئات، ويفحص باحث جزر CpG جزر CpG في المناطق الغنية بـ GC.
عدّ تسلسل أطول
ATGCGCTAAGCCGGTATTCAGCGTACGTTGCAAGCT فيه 36 قاعدة، منها 19 من G أو C، فمحتوى GC 19 ÷ 36 = 53%. ومقسومًا على ثلاث نوافذ من 12، تعطي النوافذ 58% و50% و50%، ولهذا يخفي رقم واحد لتسلسل طويل الكثير. والرسم بنافذة منزلقة يبيّن أين تقع المقاطع الغنية بـ GC.
قراءة رسم GC
- قمة واضحة غنية بـ GC قرب بداية جين ثديي تكون عادةً جزيرة CpG في المحفّز.
- منطقة طويلة منخفضة GC في جينوم بكتيري قد تدل على DNA مكتسب من نوع آخر، إذ لكل نوع محتوى GC المعتاد له.
- قفزة حادة في GC على طول بلازميد تعلّم عادةً الحد بين الهيكل وقطعة مُدخلة.
مشكلات شائعة
- أداتان تعطيان قيمًا مختلفة. تحقق من كيفية تعامل كل منهما مع N ورموز الالتباس الأخرى، وهل تعدّ القواعد المقنّعة بالأحرف الصغيرة.
- لا يتضخم شيء من قالب غني بـ GC. أضف DMSO أو بيتائين، وارفع حرارة التمسيخ، واستخدم بوليميراز مصممًا للأهداف الغنية بـ GC.
- بادئ بمحتوى GC جيد يفشل رغم ذلك. محتوى GC لا يقول أين تقع G وC. ابحث عن دبابيس الشعر، والثنائيات الذاتية، وأكثر من ثلاث G أو C في القواعد الخمس الأخيرة.
- تسلسلات RNA. تُعدّ G وC بالطريقة نفسها، لكن U تحل محل T، فقد تتجاهل أداة تتوقع DNA كل حروف U.