thumb|400px|AT és GC párosítású nukleotidkötések. A nyilak a hidrogénkötésekre mutatnak. A molekuláris biológia területén a GC-tartalom (vagy guanin-citozin-tartalom) a DNS-molekula nitrogénalapú bázisai közül a guanin és a citozin százalékos arányát jelenti (a négy különböző lehetőségből, ahol a másik kettő az adenin és a timin).Definition of GC – content on CancerWeb of Newcastle University,UK Ez a százalékos arány utalhat a DNS (vagy RNS) adott szegmensére vagy a teljes genomra. Amikor az örökítőanyag részletére utal, akkor beszélhetünk egy génrészlet, egy gén, géncsoport vagy génklaszter, vagy akár nem kódoló régió GC-tartalmáról.
A GC-párokat három, míg az AT-párokat csak két hidrogénkötés köti össze. A magasabb GC-tartalmú DNS stabilabb az alacsony GC-tartalmúnál, de a közhiedelemmel ellentétben a hidrogénkötések nem képviselnek jelentős stabilizáló erőt, inkább a „stacking” (összefekvés, egy π-π interakció) okozza a nagyobb stabilitást.
Az örökítőanyag nagyobb hőstabilitása ellenére valószínűsíthető, hogy a magas GC-tartalmú DNS-t tartalmazó sejtek autolízisen mennek át, így magának a sejtnek az élettartama lecsökken. Az örökítőanyag robusztusabb voltából a magas GC-tartalmú élőlényekben sokan arra a következtetésre jutottak, hogy a GC-tartalomnak nagy szerepe lehetett a magas hőmérséklethez való alkalmazkodásban; ezt a hipotézist a közelmúltban cáfolták.
PCR-kísérletekben a primerek GC-tartalmából szokták megjósolni a DNS-templáthoz való kapcsolódási hőmérsékletet. Magasabb GC-tartalom magasabb olvadáspontra utal.
A GC-tartalom meghatározása A GC-tartalmat általában százalékos értékként fejezik ki, de néha arányként is (G+C-arány vagy AT/GC-arány) – ezek nem független mennyiségek, egymásból egyszerűen átszámíthatóak. A GC-tartalom százalékos értékét a következőképp számolják:
,
míg az AT/GC-arány számolási módja a következő: .
A GC-tartalom számos módszerrel megmérhető, az egyszerűbbek közé tartozik a DNS kettős spirálja olvadási hőmérsékletének megmérése spektrofotometria segítségével. A DNS abszorbanciája (fényelnyelő képessége) 260 nanométeres hullámhosszon ugrásszerűen megnő, amikor a kétszálú DNS a melegítéstől szálakra bomlik. Kellő mennyiségű minta esetén a leggyakrabban használt módszer az áramlási citometria (FCM).
Természetesen, ha a szóban forgó DNS- vagy RNS-molekula már szekvenálásra került, a GC-tartalom pontosan meghatározható a matematikai alapműveletek segítségével.
A genomok GC-aránya Egy genomon belül a GC-tartalom meglepően sokat változik. Ezek a változások a bonyolultabb élőlényekben mozaikszerűen alakulnak, szigetszerű, ún. izochor régiókkal. Ez a különböző kromoszómák festődési intenzitásának váltakozásához vezet. A magas GC-tartalmú izochorokban sok fehérjekódoló gén van, így az egyes régiók GC-arányának meghatározása segít a genom fehérjekódoló területeinek feltérképezésében.
GC-arányok és kódoló szekvenciák A genom nagyobb területét tekintve a géneket gyakran jellemzik a teljes genom GC-arányához képest magasabb GC-arányukkal. Egyes bizonyítékok arra utalnak, hogy egy gén kódoló régiójának hossza egyenesen arányos a magasabb G+C-aránnyal. Nem lehet eltekinteni attól a ténytől sem, hogy a stop kodon több A és T nukleotidot tartalmaz, így minél rövidebb a szekvencia, annál nagyobb az AT-felé való eltérülés.
Alkalmazása a rendszertanban Különböző élőlények GC-tartalma általában eltér egymástól, ennek kialakulását a géneken értelmezett természetes szelekcióval, a mutációk és a rekombinációval társult DNS-javítás GC-elfogultságával magyarázzák.
A fajfogalom problematikussága a prokarióták taxonómiájában ahhoz vezetett, hogy a „bakteriális rendszertan megközelítéseit egyeztető ad hoc bizottság” javasolta a GC-arány használatát a rendszertani hierarchia magasabb szintjeinek kialakításában. Például az Actinobacteria „magas GC-tartalmú baktériumként” jellemezhető.Taxonomy browser on NCBI A Streptomyces coelicolor A3(2)-ben a GC-tartalom 72%.Whole genome data of "Streptomyces coelicolor" A3(2) on NCBI Az élesztőben (Saccharomyces cerevisiae) ez az érték 38%,Whole genome data of Saccharomyces cerevisiae on NCBI és a gyakori modellszervezet Arabidopsis thaliana (lúdfű) esetén 36%.Whole genome data of Arabidopsis thaliana on NCBI A genetikai kód természete miatt a GC-tartalom nem kerülhet túl közel sem a 0, sem a 100%-hoz. Egy rendkívül alacsony GC-tartalmú élőlényre példa a Plasmodium falciparum (GC% = ~20%),Whole genome data of Plasmodium falciparum on NCBI az ilyenekre általában inkább AT-gazdagként hivatkoznak és nem GC-szegényként.
Jegyzetek
Fordítás
További információk Táblázat az összes eddig szekvenált prokarióta GC-tartalmával Ingyenes online GC-kalkulátor Taxonomic browser of bacteria
Kategória:Genetika Kategória:Nukleinsavak Kategória:Molekuláris biológia