DNA Kopya Sayısı Hesaplayıcı | Genomik Analiz Aracı

DNA Kopya Sayısı Hesaplayıcısı

DNA kopya sayısı hesaplayıcısı, bir DNA örneğinde hedef dizinin kaç kopyasının bulunduğunu tahmin eder. Hesaplama, örneğin derişimini, hacmini ve hedef dizinin daha uzun DNA dizisi içinde kaç kez bulunduğunu temel alır. Moleküler biyoloji laboratuvarları, daha pahalı ve daha hassas bir analiz yapmadan önce qPCR (kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu) gibi deneyleri planlamak için bu tür tahminleri kullanır.

DNA kopya sayısı ne anlama gelir?

DNA kopya sayısı, belirli bir dizinin bir genomda veya örnekte kaç kez bulunduğudur. Tipik bir insan geni, her ebeveynden kalıtılan birer kopya olmak üzere iki kez bulunur. Bu sayıyı çeşitli etkenler değiştirebilir.

• Amplifikasyon: ikiden fazla kopya bulunması. Kanser hücreleri, bazı meme tümörlerinde HER2 gibi büyümeyi yönlendiren genleri sıklıkla çoğaltır.
• Delesyon: ikiden az, bazen de sıfır kopya bulunması. Delesyonlar genetik bozukluklara yol açabilir.
• Duplikasyon: yalnızca bir veya iki kopya bulunması gereken yerde fazladan bir kopyanın ortaya çıkması.
• Kopya sayısı varyasyonu (CNV): insan genomunun anlamlı bir bölümünde görülen, bireyler arasındaki kopya sayısının normal farklılığı.

DNA kopya sayısı formülü

Hesaplayıcı, dizi oluşumlarını ve örnek kütlesini şu formülle kopya sayısına dönüştürür:

$\text{Kopya Sayısı} = \frac{\text{Oluşumlar} \times \text{Derişim} \times \text{Hacim} \times N_A}{\text{DNA Uzunluğu} \times 660 \times 10^{9}}$

Burada:

• Oluşumlar — hedef dizinin tam DNA dizisi içinde kaç kez bulunduğu; örtüşen eşleşmeler ayrı ayrı sayılır.
• Derişim — DNA'nın, genellikle bir spektrofotometre veya florometre ile ölçülen, mikrolitre başına nanogram cinsinden derişimi (ng/μL).
• Hacim — örnek hacmi, mikrolitre cinsinden (μL).
• $N_A$ — Avogadro sayısı; mol başına 6,022 × 10²³ molekül. DNA molünü molekül sayısına dönüştürür.
• DNA Uzunluğu — tam DNA dizisinin baz çifti cinsinden uzunluğu.
• 660 — bir DNA baz çiftinin gram/mol (g/mol) cinsinden ortalama molekül ağırlığı. Baz çifti, DNA'nın iki zincirinden birer tane olmak üzere eşleşmiş iki nükleotitten oluşur.
• 10⁹ — nanogramları grama dönüştürür.

Formül önce örneğin kütlesini DNA moleküllerinin molüne dönüştürür, örnekteki toplam DNA molekülü sayısını bulmak için Avogadro sayısıyla çarpar, ardından her molekülde hedef dizinin bulunma sayısıyla çarpar.

Araç yalnızca A, T, C ve G harflerini kabul eder. Boşluklar ve satır sonları yok sayılır; küçük harfler büyük harflerle aynı kabul edilir.

DNA kopya sayısı nasıl hesaplanır: çözümlü örnek

Hedef dizisi ATCG olan, derişimi 10 ng/μL ve hacmi 20 μL olan 12 baz çiftlik bir DNA dizisi, ATCGATCGATCG ele alınsın.

Adım 1: Oluşumları sayın. ATCG, ATCGATCGATCG içinde 3 kez, 1, 5 ve 9 konumlarında bulunur.

Adım 2: Toplam DNA kütlesini bulun. Derişim × hacim = 10 × 20 = 200 ng.

Adım 3: Mol cinsine dönüştürün. 200 ng = 2 × 10⁻⁷ g. (12 baz çifti × 660 g/mol) = 7.920 g/mol değerine bölün. Sonuç 2,53 × 10⁻¹¹ mol olur.

Adım 4: Molekül sayısına dönüştürün. Avogadro sayısıyla çarpın: 2,53 × 10⁻¹¹ mol × 6,022 × 10²³ molekül/mol ≈ 1,52 × 10¹³ DNA molekülü.

Adım 5: Oluşum sayısıyla çarpın. 3 × 1,52 × 10¹³ ≈ 4,56 × 10¹³ veya yaklaşık 45.621.212.121.212 kopya.

Bu sayı çok büyük görünür; çünkü 20 μL hacmindeki, 10 ng/μL derişime sahip bir örnek yine de trilyonlarca kısa DNA molekülü içerir. Gerçek örneklerde genellikle çok daha uzun diziler kullanılır; bu da aynı kütledeki molekül sayısını azaltır.

DNA kopya sayısı analizi nerelerde kullanılır?

Kanser tanısı. Patoloji laboratuvarları, meme tümörü dokusundaki HER2 kopya sayısını kontrol eder. Normal bir hücre iki kopya taşır. Amplifiye olmuş bir tümör altı veya daha fazla kopya taşıyabilir; bu durum trastuzumab gibi hedefe yönelik ilaçlara uygunluğu etkiler.

Genetik hastalık testi. DiGeorge sendromu gibi durumlar bir kromozom segmentinin delesyonunu içerir. Down sendromunda 21 numaralı kromozomun fazladan bir kopyası bulunur (trizomi 21). Kopyaları saymak bu tanıların doğrulanmasına yardımcı olur.

Transgen ve plazmit miktar tayini. Araştırmacılar, yerleştirilen bir genin bitki, hayvan veya bakteri hücresine kaç kopya hâlinde girdiğini kontrol eder. Genellikle tek kopya tercih edilir; çünkü birden fazla kopya hücrenin geni susturmasına neden olabilir.

Patojen ve viral yük izlemi. Kopya sayısı tahminleri, bir örnekte ne kadar viral veya bakteriyel DNA bulunduğunu izler; bu bilgiler enfeksiyon izlemede ve çevresel testlerde kullanılır.

Kopya sayısını ölçmek için diğer yöntemler

Bu hesaplayıcı, dizi ve derişim verilerinden hızlı bir tahmin sağlar. Daha yüksek doğruluk gerektiren laboratuvarlar genellikle şu yöntemlerden birini kullanır:

• Kantitatif PCR (qPCR): DNA'yı gerçek zamanlı olarak çoğaltır ve ölçer; iyi bir standart eğriyle yaklaşık 15–20% doğruluk sağlar.
• Dijital PCR (dPCR): Bir örneği, standart eğri gerektirmeden doğrudan sayım için binlerce küçük reaksiyona böler.
• Floresan in situ hibridizasyon (FISH): Dizileri doğrudan hücreler veya kromozomlar üzerinde, mikroskop altında görsel olarak sayar; birçok kanser tanısı laboratuvarında standart yöntemdir.
• Yeni nesil dizileme (NGS): Tüm örneği diziler ve genom genelindeki kopya sayısını tek seferde profiller.

Sık sorulan sorular

DNA kopya sayısı nedir? Belirli bir DNA dizisinin bir genomda veya örnekte kaç kez bulunduğudur. İnsan genlerinin çoğu, her ebeveynden birer tane olmak üzere iki kez bulunur. Fazladan veya eksik kopyalar sağlığı ve hastalık riskini etkileyebilir.

Bu hesaplayıcı ne kadar doğrudur? Girilen verilere dayalı teorik bir tahmin verir; laboratuvar ölçümü değildir. Doğruluk, derişimin ne kadar hassas ölçüldüğüne ve hedef dizinin ne kadar özgül olduğuna bağlıdır. Dijital PCR gibi yöntemler, yayımlanacak sonuçlar için daha hassastır.

Bu hesaplayıcı RNA için kullanılabilir mi? Hayır. RNA, timin yerine urasil ve farklı bir şeker kullanır; bu nedenle molekül ağırlığı DNA'dan farklıdır. RNA'nın nükleotid başına ortalama molekül ağırlığı yaklaşık 330 g/mol iken DNA baz çifti başına yaklaşık 660 g/mol'dür. DNA formülünün RNA verilerine uygulanması yanlış sonuç verir.

Örtüşen bir dizi neden birden fazla kez sayılır? Hesaplayıcı, eşleşmeler harfleri paylaşsa bile hedefin eşleştiği her konumu sayar. ATATAT içinde ATA dizisi, her başlangıç konumu bağımsız olarak kontrol edildiği için 1 ve 3 konumlarında olmak üzere iki kez eşleşir.

Hangi DNA derişimi aralığı en iyi sonucu verir? 10–100 ng/μL derişimler, standart laboratuvar cihazlarında en güvenilir ölçümleri sağlar. 10 ng/μL değerinin altında ölçüm hatası artar; standart spektrofotometre yerine florometre gibi daha hassas bir yöntem önerilir.

Bu hesaplayıcı plazmit kopya sayısını tahmin edebilir mi? Evet. DNA dizisi olarak plazmidin tam dizisini, hedef dizi olarak da eklenen bölümün benzersiz bir bölgesini, ölçülen plazmid derişimi ve örnek hacmiyle birlikte girin.