Apskaičiuokite DNR kopijų skaičių įvesdami sekos duomenis, tikslinę seką, koncentraciją ir tūrį. Paprastas, tikslus genominės replikacijos įvertinimas be sudėtingų konfigūracijų ar API integracijų.
Įveskite visą DNR seką, kurią norite analizuoti
Įveskite konkrečią DNR seką, kurios pasikartojimus norite skaičiuoti
Įvertintas Kopijų Skaičius
0
Kopijų skaičius apskaičiuojamas remiantis tikslo sekos pasikartojimų skaičiumi, DNR koncentracija, mėginio tūriu ir DNR molekulinėmis savybėmis.
Įveskite galiojančias DNR sekas ir parametrus, kad pamatytumėte vizualizaciją
Genominės DNR kopijų skaičiaus skaičiuoklė yra galingas įrankis, sukurtas įvertinti, kiek kopijų tam tikros DNR sekos yra genomo mėginyje. DNR kopijų skaičiaus analizė yra pagrindinė technika molekulinėje biologijoje, genetikoje ir klinikinėje diagnostikoje, padedanti tyrėjams ir klinikams kiekybiškai įvertinti tam tikrų DNR sekų gausą. Šis skaičiavimas yra būtinas įvairioms taikymo sritims, įskaitant geno ekspresijos tyrimus, patogenų nustatymą, transgenų kiekybinių tyrimų atlikimą ir genetinių sutrikimų, kuriuos charakterizuoja kopijų skaičiaus variacijos (CNV), diagnozavimą.
Mūsų Genominės replikacijos įvertintojas suteikia paprastą požiūrį į DNR kopijų skaičiaus skaičiavimą, nereikalaujant sudėtingų konfigūracijų ar API integracijų. Įvedę savo DNR sekos duomenis ir tikslinę seką, kartu su koncentracijos parametrais, greitai galite nustatyti konkrečių DNR sekų kopijų skaičių savo mėginyje. Ši informacija yra būtina norint suprasti genetines variacijas, ligų mechanizmus ir optimizuoti eksperimentinius protokolus molekulinės biologijos tyrimuose.
DNR kopijų skaičius reiškia, kiek kartų tam tikra DNR seka pasirodo genome ar mėginyje. Normalioje žmogaus genome dauguma genų egzistuoja dviem kopijomis (po vieną iš kiekvieno tėvo). Tačiau įvairūs biologiniai procesai ir genetinės sąlygos gali sukelti nukrypimus nuo šio standarto:
Tiksliai apskaičiuojant DNR kopijų skaičius, mokslininkai gali suprasti šiuos pokyčius ir jų pasekmes sveikatai ir ligoms.
Tam tikros DNR sekos kopijų skaičius gali būti apskaičiuojamas naudojant šią formulę:
Kur:
Ši formulė atsižvelgia į DNR molekulines savybes ir suteikia absoliutaus kopijų skaičiaus įvertinimą jūsų mėginyje.
Pasikartojimai: Tai nustatoma skaičiuojant, kiek kartų tikslinė seka pasirodo visoje DNR sekos. Pavyzdžiui, jei jūsų tikslinė seka yra "ATCG" ir ji pasirodo 5 kartus jūsų DNR mėginyje, pasikartojimų vertė būtų 5.
DNR koncentracija: Paprastai matuojama ng/μL (nanogramai per mikrolitrą), tai atspindi DNR kiekį jūsų tirpale. Ši vertė paprastai nustatoma naudojant spektrofotometrinius metodus, tokius kaip NanoDrop arba fluorometrinius testus, tokius kaip Qubit.
Mėginio tūris: Bendras jūsų DNR mėginio tūris mikrolitrais (μL).
Avogadro skaičius: Šis fundamentalus konstantas (6.022 × 10²³) atspindi molekulių skaičių viename molyje medžiagos.
DNR ilgis: Bendras jūsų DNR sekos ilgis bazinėmis poromis.
Vidutinis bazinės poros svoris: Vidutinis DNR bazinės poros molekulinis svoris yra maždaug 660 g/mol. Ši vertė atsižvelgia į vidutinį nukleotidų svorį ir fosfodiesterinius ryšius DNR.
Mūsų Genominės replikacijos įvertintojas suteikia vartotojui draugišką sąsają, kad greitai ir tiksliai apskaičiuotų DNR kopijų skaičius. Sekite šiuos žingsnius, kad gautumėte tikslius rezultatus:
Pirmajame įvedimo lauke įveskite visą DNR seką, kurią norite analizuoti. Tai turėtų būti visa seka, kurioje norite skaičiuoti tikslinės sekos pasikartojimus.
Svarbios pastabos:
Pavyzdys galiojančios DNR sekos:
1ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAG
2
Antrajame įvedimo lauke įveskite specifinę DNR seką, kurią norite skaičiuoti. Tai yra tikslinė seka, kurios kopijų skaičių norite nustatyti.
Reikalavimai:
Pavyzdys galiojančios tikslinės sekos:
1ATCG
2
Įveskite savo DNR mėginio koncentraciją ng/μL (nanogramai per mikrolitrą) ir tūrį μL (mikrolitrais).
Tipinės vertės:
Įvedus visą reikiamą informaciją, skaičiuoklė automatiškai apskaičiuos jūsų tikslinės sekos kopijų skaičių. Rezultatas atspindi jūsų mėginyje esančių tikslinės sekos kopijų skaičių.
Rezultatų skyriuje taip pat yra:
Genominės replikacijos įvertintojas apima kelis validacijos patikrinimus, kad užtikrintų tikslius rezultatus:
DNR sekos validacija: Užtikrina, kad įvestis turėtų tik galiojančias DNR bazes (A, T, C, G).
Tikslinės sekos validacija: Patikrina, ar tikslinė seka turi tik galiojančias DNR bazes ir nėra ilgesnė už pagrindinę DNR seką.
Koncentracijos ir tūrio validacija: Patikrina, ar šios vertės yra teigiami skaičiai.
DNR kopijų skaičiaus analizė turi daugybę taikymo sričių įvairiose biologijos ir medicinos srityse:
Geno ekspresijos tyrimai: Kiekybiškai nustatant kopijų skaičių, galima geriau suprasti geno ekspresijos lygį ir funkciją.
Transgeninių organizmų analizė: Nustatant įterptų genų kopijų skaičių genetiškai modifikuotuose organizmuose, siekiant įvertinti integracijos efektyvumą.
Mikrobų kiekybinis nustatymas: Matuojant specifinių mikrobinės sekos gausą aplinkos ar klinikiniuose mėginiuose.
Viruso apkrovos testavimas: Kiekybiškai nustatant virusų genomus pacientų mėginiuose, siekiant stebėti infekcijos progresavimą ir gydymo efektyvumą.
Vėžio diagnostika: Nustatant onkogenų ir naviko slopintojų genų padidinimus ar ištrynimus.
Genetinių ligų diagnozė: Nustatant kopijų skaičiaus variacijas, susijusias su genetiniais sutrikimais, tokiais kaip Duchenne raumenų distrofija ar Charcot-Marie-Tooth liga.
Farmakogenomika: Suprantant, kaip geno kopijų skaičius veikia vaistų metabolizmą ir atsaką.
Prenatalinis testavimas: Nustatant chromosomų anomalijas, tokias kaip trisomijos ar mikro ištrynimai.
Tyrimų grupė, tirianti krūties vėžį, gali naudoti Genominės replikacijos įvertintoją, kad nustatytų HER2 geno kopijų skaičių naviko mėginiuose. HER2 padidėjimas (padidintas kopijų skaičius) yra susijęs su agresyviu krūties vėžiu ir daro įtaką gydymo sprendimams. Apskaičiuodami tikslų kopijų skaičių, tyrėjai gali:
Nors mūsų skaičiuoklė suteikia paprastą metodą DNR kopijų skaičiui įvertinti, kitų technikų taip pat naudojama tyrimuose ir klinikinėse aplinkose:
Kiekybinė PCR (qPCR): Matuoja DNR amplifikaciją realiuoju laiku, kad nustatytų pradinį kopijų skaičių.
Skaitmeninė PCR (dPCR): Padalina mėginį į tūkstančius individualių reakcijų, kad pateiktų absoliutų kiekybinį įvertinimą be standartinių kreivių.
Fluorescencinė in situ hibridizacija (FISH): Vizualizuoja ir skaičiuoja specifines DNR sekas tiesiogiai ląstelėse ar chromosomose.
Palyginamoji genomo hibridizacija (CGH): Palygina DNR sekų kopijų skaičių tarp bandymo ir referencinio mėginio.
Naujosios kartos sekvenavimas (NGS): Pateikia viso genomo kopijų skaičiaus profilį su dideliu skiriamumu.
Kiekviena metodika turi savo privalumų ir trūkumų, atsižvelgiant į tikslumą, kainą, našumą ir skiriamąją gebą. Mūsų skaičiuoklė siūlo greitą ir prieinamą požiūrį pradiniams įvertinimams arba kai specializuota įranga nėra prieinama.
DNR kopijų skaičiaus samprata ir jos svarba genetikoje per dešimtmečius žymiai išsivystė:
DNR kopijų skaičiaus analizės pagrindai buvo padėti, kai Watsonas ir Crickas 1953 m. atrado DNR struktūrą. Tačiau gebėjimas aptikti kopijų skaičiaus pokyčius išliko ribotas iki 1970-ųjų, kai buvo išvystyti molekulinės biologijos metodai.
1980-aisiais buvo išvystyti Southern blotting ir in situ hibridizacijos metodai, leidžiantys mokslininkams aptikti didelio masto kopijų skaičiaus pokyčius. Šios metodikos suteikė pirmuosius įžvalgas apie tai, kaip kopijų skaičiaus variacijos gali paveikti geno ekspresiją ir fenotipą.
Kary Mullis išradimas ir PCR tobulinimas 1990-aisiais revoliucionavo DNR analizę. Kiekybinės PCR (qPCR) plėtra 1990-aisiais leido tiksliau matuoti DNR kopijų skaičius ir tapo aukso standartu daugelyje taikymo sričių.
Žmogaus genomo projekto užbaigimas 2003 m. ir mikroarray bei naujos kartos sekvenavimo technologijų atsiradimas dramatiškai išplėtė mūsų galimybes aptikti ir analizuoti kopijų skaičiaus variacijas visame genome. Šios technologijos atskleidė, kad kopijų skaičiaus variacijos yra daug dažnesnės ir svarbesnės, nei anksčiau manyta, prisidedančios tiek prie normalaus genetinio įvairumo, tiek prie ligų.
Šiandien kompiuteriniai metodai ir bioinformatikos įrankiai dar labiau pagerino mūsų galimybes tiksliai apskaičiuoti ir interpretuoti DNR kopijų skaičius, padarydami šią analizę prieinamą tyrėjams ir klinikams visame pasaulyje.
Štai DNR kopijų skaičiaus skaičiavimo įgyvendinimai įvairiose programavimo kalbose:
1def calculate_dna_copy_number(dna_sequence, target_sequence, concentration, volume):
2 """
3 Apskaičiuoti tikslinės DNR sekos kopijų skaičių.
4
5 Parametrai:
6 dna_sequence (str): Visa DNR seka
7 target_sequence (str): Tikslinė seka, kurią reikia skaičiuoti
8 concentration (float): DNR koncentracija ng/μL
9 volume (float): Mėginio tūris μL
10
11 Grąžina:
12 int: Įvertintas kopijų skaičius
13 """
14 # Išvalyti ir patikrinti sekas
15 dna_sequence = dna_sequence.upper().replace(" ", "")
16 target_sequence = target_sequence.upper().replace(" ", "")
17
18 if not all(base in "ATCG" for base in dna_sequence):
19 raise ValueError("DNR seka turi turėti tik A, T, C, G simbolius")
20
21 if not all(base in "ATCG" for base in target_sequence):
22 raise ValueError("Tikslinė seka turi turėti tik A, T, C, G simbolius")
23
24 if len(target_sequence) > len(dna_sequence):
25 raise ValueError("Tikslinė seka negali būti ilgesnė už DNR seką")
26
27 if concentration <= 0 or volume <= 0:
28 raise ValueError("Koncentracija ir tūris turi būti didesni už 0")
29
30 # Skaičiuoti tikslinės sekos pasikartojimus
31 count = 0
32 pos = 0
33 while True:
34 pos = dna_sequence.find(target_sequence, pos)
35 if pos == -1:
36 break
37 count += 1
38 pos += 1
39
40 # Konstantos
41 avogadro = 6.022e23 # molekulės/mol
42 avg_base_pair_weight = 660 # g/mol
43
44 # Apskaičiuoti kopijų skaičių
45 total_dna_ng = concentration * volume
46 total_dna_g = total_dna_ng / 1e9
47 moles_dna = total_dna_g / (len(dna_sequence) * avg_base_pair_weight)
48 total_copies = moles_dna * avogadro
49 copy_number = count * total_copies
50
51 return round(copy_number)
52
53# Pavyzdžio naudojimas
54dna_seq = "ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAG"
55target_seq = "ATCG"
56conc = 10 # ng/μL
57vol = 20 # μL
58
59try:
60 result = calculate_dna_copy_number(dna_seq, target_seq, conc, vol)
61 print(f"Įvertintas kopijų skaičius: {result:,}")
62except ValueError as e:
63 print(f"Klaida: {e}")
64
1function calculateDnaCopyNumber(dnaSequence, targetSequence, concentration, volume) {
2 // Išvalyti ir patikrinti sekas
3 dnaSequence = dnaSequence.toUpperCase().replace(/\s+/g, '');
4 targetSequence = targetSequence.toUpperCase().replace(/\s+/g, '');
5
6 // Patikrinti DNR seką
7 if (!/^[ATCG]+$/.test(dnaSequence)) {
8 throw new Error("DNR seka turi turėti tik A, T, C, G simbolius");
9 }
10
11 // Patikrinti tikslinę seką
12 if (!/^[ATCG]+$/.test(targetSequence)) {
13 throw new Error("Tikslinė seka turi turėti tik A, T, C, G simbolius");
14 }
15
16 if (targetSequence.length > dnaSequence.length) {
17 throw new Error("Tikslinė seka negali būti ilgesnė už DNR seką");
18 }
19
20 if (concentration <= 0 || volume <= 0) {
21 throw new Error("Koncentracija ir tūris turi būti didesni už 0");
22 }
23
24 // Skaičiuoti tikslinės sekos pasikartojimus
25 let count = 0;
26 let pos = 0;
27
28 while (true) {
29 pos = dnaSequence.indexOf(targetSequence, pos);
30 if (pos === -1) break;
31 count++;
32 pos++;
33 }
34
35 // Konstantos
36 const avogadro = 6.022e23; // molekulės/mol
37 const avgBasePairWeight = 660; // g/mol
38
39 // Apskaičiuoti kopijų skaičių
40 const totalDnaNg = concentration * volume;
41 const totalDnaG = totalDnaNg / 1e9;
42 const molesDna = totalDnaG / (dnaSequence.length * avgBasePairWeight);
43 const totalCopies = molesDna * avogadro;
44 const copyNumber = count * totalCopies;
45
46 return Math.round(copyNumber);
47}
48
49// Pavyzdžio naudojimas
50try {
51 const dnaSeq = "ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAG";
52 const targetSeq = "ATCG";
53 const conc = 10; // ng/μL
54 const vol = 20; // μL
55
56 const result = calculateDnaCopyNumber(dnaSeq, targetSeq, conc, vol);
57 console.log(`Įvertintas kopijų skaičius: ${result.toLocaleString()}`);
58} catch (error) {
59 console.error(`Klaida: ${error.message}`);
60}
61
1calculate_dna_copy_number <- function(dna_sequence, target_sequence, concentration, volume) {
2 # Išvalyti ir patikrinti sekas
3 dna_sequence <- gsub("\\s+", "", toupper(dna_sequence))
4 target_sequence <- gsub("\\s+", "", toupper(target_sequence))
5
6 # Patikrinti DNR seką
7 if (!grepl("^[ATCG]+$", dna_sequence)) {
8 stop("DNR seka turi turėti tik A, T, C, G simbolius")
9 }
10
11 # Patikrinti tikslinę seką
12 if (!grepl("^[ATCG]+$", target_sequence)) {
13 stop("Tikslinė seka turi turėti tik A, T, C, G simbolius")
14 }
15
16 if (nchar(target_sequence) > nchar(dna_sequence)) {
17 stop("Tikslinė seka negali būti ilgesnė už DNR seką")
18 }
19
20 if (concentration <= 0 || volume <= 0) {
21 stop("Koncentracija ir tūris turi būti didesni už 0")
22 }
23
24 # Skaičiuoti tikslinės sekos pasikartojimus
25 count <- 0
26 pos <- 1
27
28 while (TRUE) {
29 pos <- regexpr(target_sequence, substr(dna_sequence, pos, nchar(dna_sequence)))
30 if (pos == -1) break
31 count <- count + 1
32 pos <- pos + 1
33 }
34
35 # Konstantos
36 avogadro <- 6.022e23 # molekulės/mol
37 avg_base_pair_weight <- 660 # g/mol
38
39 # Apskaičiuoti kopijų skaičių
40 total_dna_ng <- concentration * volume
41 total_dna_g <- total_dna_ng / 1e9
42 moles_dna <- total_dna_g / (nchar(dna_sequence) * avg_base_pair_weight)
43 total_copies <- moles_dna * avogadro
44 copy_number <- count * total_copies
45
46 return(round(copy_number))
47}
48
49# Pavyzdžio naudojimas
50tryCatch({
51 dna_seq <- "ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAG"
52 target_seq <- "ATCG"
53 conc <- 10 # ng/μL
54 vol <- 20 # μL
55
56 result <- calculate_dna_copy_number(dna_seq, target_seq, conc, vol)
57 cat(sprintf("Įvertintas kopijų skaičius: %s\n", format(result, big.mark=",")))
58}, error = function(e) {
59 cat(sprintf("Klaida: %s\n", e$message))
60})
61
DNR kopijų skaičius reiškia, kiek kartų tam tikra DNR seka pasirodo genome ar mėginyje. Žmonėms dauguma genų egzistuoja dviem kopijomis (po vieną iš kiekvieno tėvo), tačiau šis skaičius gali skirtis dėl genetinių variacijų, mutacijų ar ligų procesų. Kopijų skaičiaus nustatymas yra svarbus norint suprasti genetinius sutrikimus, vėžio vystymąsi ir normalius genetinius pokyčius.
Genominės replikacijos įvertintojas suteikia teorinį skaičiavimą, pagrįstą molekulinėmis principais ir jūsų pateiktais įvesties parametrais. Jo tikslumas priklauso nuo kelių veiksnių:
Tyrimuose, kuriems reikalingas labai tikslus kiekybinis įvertinimas, tokios technikos kaip skaitmeninė PCR gali suteikti didesnį tikslumą, tačiau mūsų skaičiuoklė siūlo gerą įvertinimą daugeliui taikymo sričių.
Ne, ši skaičiuoklė yra specialiai sukurta DNR sekų skaičiavimui ir naudoja DNR specifinius molekulinius svorius savo skaičiavimuose. RNR turi skirtingas molekulines savybes (turinti uracilą vietoj timino ir turinti skirtingą molekulinį svorį). RNR kiekybiniam nustatymui turėtų būti naudojamos specializuotos RNR kopijų skaičiaus skaičiuoklės.
Skaičiuoklė veikia su bet kokia teigiama DNR koncentracijos verte. Tačiau daugeliui biologinių mėginių DNR koncentracijos paprastai svyruoja nuo 1 iki 100 ng/μL. Labai mažos koncentracijos (žemiau 1 ng/μL) gali sukelti didesnį neapibrėžtumą skaičiavime dėl matavimo apribojimų.
Skaičiuoklė gali tvarkyti labai didelius kopijų skaičius ir parodys juos skaitomame formate. Labai dideliems vertėms gali būti naudojama mokslinė notacija. Pagrindinis skaičiavimas išlaiko visą tikslumą, nepriklausomai nuo rezultato dydžio.
Nors šis įrankis apskaičiuoja DNR kopijų skaičius, geno ekspresija paprastai matuojama RNR lygiu. Geno ekspresijos analizei tinkamesnės yra tokios technikos kaip RT-qPCR, RNR-seq arba mikroarray. Tačiau DNR kopijų skaičius gali turėti įtakos geno ekspresijai, todėl šios analizės dažnai yra papildomos.
DNR koncentracija turi tiesioginę linijinę sąsają su apskaičiuotu kopijų skaičiumi. Padvigubinus koncentraciją, padvigubės ir įvertintas kopijų skaičius, jei visos kitos parametrai išlieka pastovūs. Tai pabrėžia tikslaus koncentracijos matavimo svarbą norint gauti patikimus rezultatus.
Bustin, S. A., Benes, V., Garson, J. A., Hellemans, J., Huggett, J., Kubista, M., ... & Wittwer, C. T. (2009). MIQE gairės: minimalūs reikalavimai, skirti kiekybiniams realaus laiko PCR eksperimentams. Klinikinė chemija, 55(4), 611-622.
D'haene, B., Vandesompele, J., & Hellemans, J. (2010). Tiksli ir objektyvi kopijų skaičiaus profiliavimo naudojant realaus laiko kiekybinę PCR metodus. Metodai, 50(4), 262-270.
Hindson, B. J., Ness, K. D., Masquelier, D. A., Belgrader, P., Heredia, N. J., Makarewicz, A. J., ... & Colston, B. W. (2011). Aukšto pralaidumo lašelinė skaitmeninė PCR sistema absoliučiam DNR kopijų skaičiaus kiekybiniam nustatymui. Analitinė chemija, 83(22), 8604-8610.
Zhao, M., Wang, Q., Wang, Q., Jia, P., & Zhao, Z. (2013). Kompiuteriniai įrankiai kopijų skaičiaus variacijų (CNV) nustatymui naudojant naujos kartos sekvenavimo duomenis: savybės ir perspektyvos. BMC bioinformatika, 14(11), 1-16.
Redon, R., Ishikawa, S., Fitch, K. R., Feuk, L., Perry, G. H., Andrews, T. D., ... & Hurles, M. E. (2006). Globalus kopijų skaičiaus variacijos nustatymas žmogaus genome. Gamta, 444(7118), 444-454.
Zarrei, M., MacDonald, J. R., Merico, D., & Scherer, S. W. (2015). Žmogaus genomo kopijų skaičiaus variacijų žemėlapis. Gamta, genetikos apžvalgos, 16(3), 172-183.
Stranger, B. E., Forrest, M. S., Dunning, M., Ingle, C. E., Beazley, C., Thorne, N., ... & Dermitzakis, E. T. (2007). Santykinis nukleotidų ir kopijų skaičiaus variacijų poveikis geno ekspresijos fenotipams. Mokslas, 315(5813), 848-853.
Alkan, C., Coe, B. P., & Eichler, E. E. (2011). Genomo struktūrinės variacijos atradimas ir genotipavimas. Gamta, genetikos apžvalgos, 12(5), 363-376.
Genominės DNR kopijų skaičiaus skaičiuoklė suteikia galingą, tačiau prieinamą būdą įvertinti, kiek kopijų tam tikros DNR sekos yra jūsų mėginiuose. Sujungdama molekulinius principus su vartotojui draugišku dizainu, ši priemonė padeda tyrėjams, studentams ir profesionalams greitai gauti vertingus kiekybinius duomenis be specializuotos įrangos ar sudėtingų protokolų.
Suprasti DNR kopijų skaičių yra būtina daugeliui taikymo sričių genetikoje, molekulinėje biologijoje ir medicinoje. Nesvarbu, ar tiriate geno amplifikaciją vėžyje, kiekybiškai nustatote transgenų integraciją, ar tiriate kopijų skaičiaus variacijas genetiniuose sutrikimuose, mūsų skaičiuoklė siūlo paprastą požiūrį, kad gautumėte reikiamą informaciją.
Raginame jus išbandyti Genominės replikacijos įvertintoją su savo DNR sekos duomenimis ir ištirti, kaip koncentracijos, tūrio ir tikslinių sekų pokyčiai veikia apskaičiuotą kopijų skaičių. Ši praktinė patirtis padės gilinti jūsų supratimą apie molekulinio kiekybinio nustatymo principus ir padės taikyti šias koncepcijas jūsų konkretiems tyrimo klausimams.
Jei turite klausimų ar atsiliepimų apie skaičiuoklę, prašome kreiptis į DUK skyrių arba susisiekti su mūsų palaikymo komanda.
Raskite daugiau įrankių, kurie gali būti naudingi jūsų darbo eiga.