式
GC 含量 (%) = (G + C) ÷ (A + T + G + C) × 100
数えるのは A、C、G、T だけで、N などのあいまい塩基は分子にも分母にも入れません。配列 ATGCGCTAAGCC は 12 塩基中 7 つが G か C なので、GC 含量は 7 ÷ 12 = 58% です。G は必ず C と対合するため、両鎖の GC 含量は同じです。
GC が重要な理由
- 安定性：G-C 対は水素結合が 3 本で、A-T 対より強くスタッキングするため、GC に富む DNA は高い温度で融解します。
- プライマー：GC 40 から 60%、融解温度 55 から 65 °C を目安にします。3' 末端の G か C（GC クランプ）は結合を助けますが、末端 5 塩基に 4 つ以上あるとミスプライミングの原因になります。
- PCR：GC 約 65% 超の鋳型は二次構造を作るため、添加剤（DMSO、ベタイン）や高めの変性温度が必要です。
- シーケンスとクローニング：極端に高い、または低い GC はカバレッジを不均一にし、アセンブリを難しくします。
代表的な値
- ヒトゲノム：全体で 41%、領域によって 35% から 60% 超。
- 大腸菌：51%。出芽酵母：38%。
- 熱帯熱マラリア原虫：19%、知られている中で最も低い部類。
- ストレプトマイセスなどの放線菌：70% 超。
GC スキュー
GC スキューは、スライディングウィンドウ内の (G − C) ÷ (G + C) で、どちらの鎖に G が多いかを表します。細菌ゲノムでは複製起点と終点で符号が反転するため、スキューのプロットで起点の位置がわかります。
ツール
DNA 統計は、1 本でも FASTA ファイル全体でも、GC 含量、塩基数、融解温度を示します。プライマー Tm 計算はプライマーの GC と Tm を確認し、CpG アイランド検索は GC に富む領域から CpG アイランドを探します。