形質転換効率の求め方

式

形質転換効率は、全量をプレートに播いたと仮定したときの、プラスミド DNA 1 µg あたりのコロニー数です：

効率 (cfu/µg) = コロニー数 × (全体積 ÷ 播いた体積) × 希釈倍率 ÷ DNA 量 (µg)

結果は細胞だけでなくプラスミドにも左右されるため、pUC19 のような未切断の超らせん状コントロールプラスミドを既知量使って測ります。

計算例

コンピテントセル 50 µL に pUC19 を 10 pg (0.00001 µg) 加え、ヒートショック後に SOC を 950 µL 加えて合計 1,000 µL にし、1:10 希釈の 100 µL を播きました。翌日のコロニーは 45 個でした。

1. 播いた割合：100 ÷ 1,000 = 0.1 なので 10 倍する。
2. 希釈：1:10 なので、さらに 10 倍する。
3. 1 回の形質転換あたりのコロニー：45 × 10 × 10 = 4,500。
4. 1 µg あたり：4,500 ÷ 0.00001 = 4.5 × 10⁸ cfu/µg。

どのくらいなら良い値？

• 自作の化学コンピテントセル：10⁶ から 10⁷ cfu/µg。
• 市販の化学コンピテントセル：10⁸ から 10⁹。
• エレクトロコンピテントセル：10⁹ から 10¹⁰。

ライゲーション産物はコントロールプラスミドより µg あたりのコロニーがはるかに少なく、100 分の 1 から 1,000 分の 1 になることもよくあります。ライゲーションした DNA の大半が直鎖状か弛緩型で、ライゲーションバッファーが形質転換を阻害するためです。

効率が落ちる原因

DNA が多すぎる（細胞 50 µL あたり約 100 ng 超）と細胞が飽和し、µg あたりの値が下がります。DNA に含まれる塩やエタノール、リガーゼバッファー、ヒートショック前に温まった細胞、融解と再凍結を繰り返した細胞、回復培養の省略も効率を下げます。大きなプラスミドは小さいものより形質転換されにくくなります。

計算ツール

形質転換効率の計算は、コロニー数、DNA 量、体積、希釈倍率から計算します。DNA 量は DNA 濃度の計算で確認し、ナノグラムを分子数に直すには DNA コピー数の計算を使います。