Розрахуйте кількість копій ДНК, ввівши дані послідовності, цільову послідовність, концентрацію та об'єм. Просте, точне оцінювання геномної реплікації без складних налаштувань або інтеграцій API.
Введіть повну ДНК послідовність, яку ви хочете проаналізувати
Введіть конкретну ДНК послідовність, яку ви хочете підрахувати
Оцінене число копій
0
Число копій розраховується на основі кількості появ цільової послідовності, концентрації ДНК, об'єму зразка та молекулярних властивостей ДНК.
Введіть дійсні ДНК послідовності та параметри, щоб побачити візуалізацію
Геномний калькулятор кількості копій ДНК - це потужний інструмент, розроблений для оцінки кількості копій конкретної ДНК послідовності, присутньої в геномній вибірці. Аналіз кількості копій ДНК - це фундаментальна техніка в молекулярній біології, генетиці та клінічній діагностиці, яка допомагає дослідникам і клініцистам кількісно оцінити наявність певних ДНК послідовностей. Це обчислення є важливим для різних застосувань, включаючи дослідження експресії генів, виявлення патогенів, кількісну оцінку трансгенів та діагностику генетичних розладів, які характеризуються варіаціями кількості копій (CNVs).
Наш Оцінювач геномної реплікації надає простий підхід до розрахунку кількості копій ДНК без необхідності складних налаштувань або інтеграцій API. Введіть дані про вашу ДНК послідовність і цільову послідовність, а також параметри концентрації, і ви зможете швидко визначити кількість копій конкретних ДНК послідовностей у вашій вибірці. Ця інформація є важливою для розуміння генетичних варіацій, механізмів захворювань і оптимізації експериментальних протоколів у дослідженнях молекулярної біології.
Кількість копій ДНК відноситься до кількості разів, коли конкретна ДНК послідовність з'являється в геномі або вибірці. У нормальному людському геномі більшість генів існує в двох копіях (по одній від кожного з батьків). Однак різні біологічні процеси та генетичні умови можуть призводити до відхилень від цього стандарту:
Точний розрахунок кількості копій ДНК допомагає науковцям зрозуміти ці варіації та їх наслідки для здоров'я та захворювань.
Кількість копій конкретної ДНК послідовності можна розрахувати за допомогою наступної формули:
Де:
Ця формула враховує молекулярні властивості ДНК і надає оцінку абсолютної кількості копій у вашій вибірці.
Кількість появ: Це визначається шляхом підрахунку того, скільки разів цільова послідовність з'являється в повній ДНК послідовності. Наприклад, якщо ваша цільова послідовність "ATCG" з'являється 5 разів у вашій ДНК вибірці, значення кількості появ буде 5.
Концентрація ДНК: Зазвичай вимірюється в ng/μL (нанограмах на мікролітр), це представляє кількість ДНК, присутньої у вашому розчині. Це значення зазвичай визначається за допомогою спектрофотометричних методів, таких як NanoDrop, або флуорометричних тестів, таких як Qubit.
Об'єм вибірки: Загальний об'єм вашої ДНК вибірки в мікролітрах (μL).
Число Авогадро: Ця фундаментальна константа (6.022 × 10²³) представляє кількість молекул в одному моль речовини.
Довжина ДНК: Загальна довжина вашої ДНК послідовності в основах.
Середня вага основи: Середня молекулярна вага основи ДНК приблизно 660 г/моль. Це значення враховує середню вагу нуклеотидів і фосфодіестерні зв'язки в ДНК.
Наш оцінювач геномної реплікації надає зручний інтерфейс для швидкого та точного розрахунку кількості копій ДНК. Дотримуйтесь цих кроків, щоб отримати точні результати:
У першому полі введіть повну ДНК послідовність, яку ви хочете проаналізувати. Це повинна бути повна послідовність, в якій ви хочете підрахувати кількість появ вашої цільової послідовності.
Важливі примітки:
Приклад дійсної ДНК послідовності:
1ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAG
2
У другому полі введіть конкретну ДНК послідовність, яку ви хочете підрахувати. Це цільова послідовність, кількість копій якої ви хочете визначити.
Вимоги:
Приклад дійсної цільової послідовності:
1ATCG
2
Введіть концентрацію вашої ДНК вибірки в ng/μL (нанограмах на мікролітр) та об'єм у μL (мікролітрах).
Типові значення:
Після введення всієї необхідної інформації калькулятор автоматично обчислить кількість копій вашої цільової послідовності. Результат представляє собою оцінену кількість копій вашої цільової послідовності в усій вибірці.
Розділ результатів також включає:
Оцінювач геномної реплікації включає кілька перевірок валідації, щоб забезпечити точність результатів:
Валідація ДНК послідовності: Забезпечує, щоб введення містило лише дійсні основи ДНК (A, T, C, G).
Валідація цільової послідовності: Перевіряє, що цільова послідовність містить лише дійсні основи ДНК і не є довшою за основну ДНК послідовність.
Валідація концентрації та об'єму: Перевіряє, що ці значення є додатними числами.
Аналіз кількості копій ДНК має численні застосування в різних галузях біології та медицини:
Дослідження експресії генів: Кількісна оцінка кількості копій гена може допомогти зрозуміти його рівень експресії та функцію.
Аналіз трансгенних організмів: Визначення кількості копій вставлених генів у генетично модифікованих організмах для оцінки ефективності інтеграції.
Кількісна оцінка мікробів: Вимірювання наявності конкретних мікробних послідовностей у навколишніх або клінічних вибірках.
Тестування вірусного навантаження: Кількісна оцінка вірусних геномів у вибірках пацієнтів для моніторингу прогресування інфекції та ефективності лікування.
Діагностика раку: Виявлення посилень або видалень онкогенів і генів-супресорів пухлин.
Діагностика генетичних захворювань: Виявлення варіацій кількості копій, пов'язаних з генетичними розладами, такими як м'язова дистрофія Дюшена або хвороба Шарко-Марі-Тута.
Фармакогеноміка: Розуміння того, як кількість копій генів впливає на метаболізм ліків і реакцію на них.
Пренатальне тестування: Виявлення хромосомних аномалій, таких як трисомії або мікровидалення.
Дослідницька група, що вивчає рак молочної залози, може використовувати оцінювач геномної реплікації для визначення кількості копій гена HER2 у зразках пухлин. Посилення HER2 (збільшена кількість копій) пов'язане з агресивним раком молочної залози і впливає на рішення щодо лікування. Обчислюючи точну кількість копій, дослідники можуть:
Хоча наш калькулятор надає простий метод для оцінки кількості копій ДНК, існують й інші техніки, які також використовуються в дослідженнях і клінічних умовах:
Кількісна ПЛР (qPCR): Вимірює ампліфікацію ДНК в реальному часі для визначення початкової кількості копій.
Цифрова ПЛР (dPCR): Розділяє зразок на тисячі окремих реакцій для надання абсолютної кількісної оцінки без стандартних кривих.
Флуоресцентна гібридизація in situ (FISH): Візуалізує та підраховує конкретні ДНК послідовності безпосередньо в клітинах або хромосомах.
Порівняльна геномна гібридизація (CGH): Порівнює кількість копій ДНК послідовностей між тестовою та контрольною вибіркою.
Секвенування наступного покоління (NGS): Надає профілювання кількості копій по всьому геному з високою роздільною здатністю.
Кожен метод має свої переваги та обмеження з точки зору точності, вартості, продуктивності та роздільної здатності. Наш калькулятор пропонує швидкий і доступний підхід для початкових оцінок або коли спеціалізоване обладнання недоступне.
Концепція кількості копій ДНК та її важливість у генетиці значно еволюціонувала протягом десятиліть:
Основи для аналізу кількості копій ДНК були закладені з відкриттям структури ДНК Ватсоном і Кріком у 1953 році. Однак можливість виявлення варіацій у кількості копій залишалася обмеженою до розвитку технік молекулярної біології в 1970-х роках.
1980-ті роки стали свідками розвитку методів Southern blotting та in situ гібридизації, які дозволили вченим виявляти зміни великого масштабу в кількості копій. Ці методи надали перші уявлення про те, як варіації кількості копій можуть впливати на експресію генів і фенотип.
Винахід і вдосконалення Полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) Кері Муллісом революціонізували аналіз ДНК. Розробка кількісної ПЛР (qPCR) у 1990-х роках дозволила більш точно вимірювати кількість копій ДНК і стала золотим стандартом для багатьох застосувань.
Завершення проекту "Геном людини" у 2003 році та поява технологій мікроелектроніки та секвенування наступного покоління значно розширили наші можливості виявлення та аналізу варіацій кількості копій по всьому геному. Ці технології виявили, що варіації кількості копій є набагато більш поширеними та значущими, ніж вважалося раніше, що сприяє як нормальній генетичній різноманітності, так і захворюванням.
Сьогодні обчислювальні методи та біоінформатичні інструменти ще більше покращили нашу здатність точно розраховувати та інтерпретувати кількість копій ДНК, роблячи цей аналіз доступним для дослідників і клініцистів по всьому світу.
Ось реалізації розрахунку кількості копій ДНК на різних мовах програмування:
1def calculate_dna_copy_number(dna_sequence, target_sequence, concentration, volume):
2 """
3 Розрахунок кількості копій цільової ДНК послідовності.
4
5 Параметри:
6 dna_sequence (str): Повна ДНК послідовність
7 target_sequence (str): Цільова послідовність для підрахунку
8 concentration (float): Концентрація ДНК в ng/μL
9 volume (float): Об'єм вибірки в μL
10
11 Повертає:
12 int: Оцінена кількість копій
13 """
14 # Очищення та валідація послідовностей
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("ДНК послідовність повинна містити лише символи A, T, C, G")
20
21 if not all(base in "ATCG" for base in target_sequence):
22 raise ValueError("Цільова послідовність повинна містити лише символи A, T, C, G")
23
24 if len(target_sequence) > len(dna_sequence):
25 raise ValueError("Цільова послідовність не може бути довшою за ДНК послідовність")
26
27 if concentration <= 0 or volume <= 0:
28 raise ValueError("Концентрація та об'єм повинні бути більшими за 0")
29
30 # Підрахунок кількості появ цільової послідовності
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 # Константи
41 avogadro = 6.022e23 # молекули/моль
42 avg_base_pair_weight = 660 # г/моль
43
44 # Розрахунок кількості копій
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# Приклад використання
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"Оцінена кількість копій: {result:,}")
62except ValueError as e:
63 print(f"Помилка: {e}")
64
1function calculateDnaCopyNumber(dnaSequence, targetSequence, concentration, volume) {
2 // Очищення та валідація послідовностей
3 dnaSequence = dnaSequence.toUpperCase().replace(/\s+/g, '');
4 targetSequence = targetSequence.toUpperCase().replace(/\s+/g, '');
5
6 // Валідація ДНК послідовності
7 if (!/^[ATCG]+$/.test(dnaSequence)) {
8 throw new Error("ДНК послідовність повинна містити лише символи A, T, C, G");
9 }
10
11 // Валідація цільової послідовності
12 if (!/^[ATCG]+$/.test(targetSequence)) {
13 throw new Error("Цільова послідовність повинна містити лише символи A, T, C, G");
14 }
15
16 if (targetSequence.length > dnaSequence.length) {
17 throw new Error("Цільова послідовність не може бути довшою за ДНК послідовність");
18 }
19
20 if (concentration <= 0 || volume <= 0) {
21 throw new Error("Концентрація та об'єм повинні бути більшими за 0");
22 }
23
24 // Підрахунок кількості появ цільової послідовності
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 // Константи
36 const avogadro = 6.022e23; // молекули/моль
37 const avgBasePairWeight = 660; // г/моль
38
39 // Розрахунок кількості копій
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// Приклад використання
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(`Оцінена кількість копій: ${result.toLocaleString()}`);
58} catch (error) {
59 console.error(`Помилка: ${error.message}`);
60}
61
1calculate_dna_copy_number <- function(dna_sequence, target_sequence, concentration, volume) {
2 # Очищення та валідація послідовностей
3 dna_sequence <- gsub("\\s+", "", toupper(dna_sequence))
4 target_sequence <- gsub("\\s+", "", toupper(target_sequence))
5
6 # Валідація ДНК послідовності
7 if (!grepl("^[ATCG]+$", dna_sequence)) {
8 stop("ДНК послідовність повинна містити лише символи A, T, C, G")
9 }
10
11 # Валідація цільової послідовності
12 if (!grepl("^[ATCG]+$", target_sequence)) {
13 stop("Цільова послідовність повинна містити лише символи A, T, C, G")
14 }
15
16 if (nchar(target_sequence) > nchar(dna_sequence)) {
17 stop("Цільова послідовність не може бути довшою за ДНК послідовність")
18 }
19
20 if (concentration <= 0 || volume <= 0) {
21 stop("Концентрація та об'єм повинні бути більшими за 0")
22 }
23
24 # Підрахунок кількості появ цільової послідовності
25 count <- 0
26 pos <- 1
27
28 while (TRUE) {
29 pos <- regexpr(target_sequence, substr(dna_sequence, pos, nchar(dna_sequence)))
30 if (pos == -1) break
31 count <- count + 1
32 pos <- pos + 1
33 }
34
35 # Константи
36 avogadro <- 6.022e23 # молекули/моль
37 avg_base_pair_weight <- 660 # г/моль
38
39 # Розрахунок кількості копій
40 total_dna_ng <- concentration * volume
41 total_dna_g <- total_dna_ng / 1e9
42 moles_dna <- total_dna_g / (nchar(dna_sequence) * avg_base_pair_weight)
43 total_copies <- moles_dna * avogadro
44 copy_number <- count * total_copies
45
46 return(round(copy_number))
47}
48
49# Приклад використання
50tryCatch({
51 dna_seq <- "ATCGATCGATCGTAGCTAGCTAGCTAG"
52 target_seq <- "ATCG"
53 conc <- 10 # ng/μL
54 vol <- 20 # μL
55
56 result <- calculate_dna_copy_number(dna_seq, target_seq, conc, vol)
57 cat(sprintf("Оцінена кількість копій: %s\n", format(result, big.mark=",")))
58}, error = function(e) {
59 cat(sprintf("Помилка: %s\n", e$message))
60})
61
Кількість копій ДНК відноситься до кількості разів, коли конкретна ДНК послідовність з'являється в геномі або вибірці. У людей більшість генів існує в двох копіях (по одній від кожного з батьків), але ця кількість може варіюватися через генетичні варіації, мутації або процеси захворювання. Розрахунок кількості копій є важливим для розуміння генетичних розладів, розвитку раку та нормальної генетичної варіації.
Оцінювач геномної реплікації надає теоретичний розрахунок на основі молекулярних принципів та введених вами параметрів. Його точність залежить від кількох факторів:
Для досліджень, які вимагають надзвичайно точної кількісної оцінки, такі техніки, як цифрова ПЛР, можуть забезпечити вищу точність, але наш калькулятор пропонує хорошу оцінку для багатьох застосувань.
Ні, цей калькулятор спеціально розроблений для ДНК послідовностей і використовує специфічні молекулярні ваги ДНК у своїх розрахунках. РНК має інші молекулярні властивості (містить урацил замість тиміну та має іншу молекулярну вагу). Для кількісної оцінки РНК слід використовувати спеціалізовані калькулятори кількості копій РНК.
Калькулятор працює з будь-яким додатним значенням концентрації ДНК. Однак для більшості біологічних зразків концентрації ДНК зазвичай коливаються від 1 до 100 ng/μL. Дуже низькі концентрації (нижче 1 ng/μL) можуть ввести більше невизначеності в розрахунок через обмеження вимірювання.
Калькулятор може обробляти дуже великі кількості копій і відображатиме їх у читабельному форматі. Для надзвичайно великих значень може використовуватися наукова нотація. Основний розрахунок зберігає повну точність незалежно від величини результату.
Хоча цей інструмент розраховує кількість копій ДНК, експресія генів зазвичай вимірюється на рівні РНК. Для аналізу експресії генів більш придатними є такі техніки, як RT-qPCR, RNA-seq або мікроелектроніка. Однак кількість копій ДНК може впливати на експресію генів, тому ці аналізи часто є доповнюючими.
Концентрація ДНК має пряму лінійну залежність від розрахованої кількості копій. Подвоєння концентрації подвоїть оцінену кількість копій, за умови, що всі інші параметри залишаються незмінними. Це підкреслює важливість точного вимірювання концентрації для надійних результатів.
Bustin, S. A., Benes, V., Garson, J. A., Hellemans, J., Huggett, J., Kubista, M., ... & Wittwer, C. T. (2009). The MIQE guidelines: minimum information for publication of quantitative real-time PCR experiments. Clinical chemistry, 55(4), 611-622.
D'haene, B., Vandesompele, J., & Hellemans, J. (2010). Accurate and objective copy number profiling using real-time quantitative PCR. Methods, 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). High-throughput droplet digital PCR system for absolute quantitation of DNA copy number. Analytical chemistry, 83(22), 8604-8610.
Zhao, M., Wang, Q., Wang, Q., Jia, P., & Zhao, Z. (2013). Computational tools for copy number variation (CNV) detection using next-generation sequencing data: features and perspectives. BMC bioinformatics, 14(11), 1-16.
Redon, R., Ishikawa, S., Fitch, K. R., Feuk, L., Perry, G. H., Andrews, T. D., ... & Hurles, M. E. (2006). Global variation in copy number in the human genome. Nature, 444(7118), 444-454.
Zarrei, M., MacDonald, J. R., Merico, D., & Scherer, S. W. (2015). A copy number variation map of the human genome. Nature reviews genetics, 16(3), 172-183.
Stranger, B. E., Forrest, M. S., Dunning, M., Ingle, C. E., Beazley, C., Thorne, N., ... & Dermitzakis, E. T. (2007). Relative impact of nucleotide and copy number variation on gene expression phenotypes. Science, 315(5813), 848-853.
Alkan, C., Coe, B. P., & Eichler, E. E. (2011). Genome structural variation discovery and genotyping. Nature reviews genetics, 12(5), 363-376.
Геномний калькулятор кількості копій ДНК надає потужний, але доступний спосіб оцінити кількість копій конкретних ДНК послідовностей у ваших вибірках. Поєднуючи молекулярні принципи з зручним дизайном, цей інструмент допомагає дослідникам, студентам і професіоналам швидко отримувати цінні кількісні дані без спеціалізованого обладнання або складних протоколів.
Розуміння кількості копій ДНК є суттєвим для численних застосувань у генетиці, молекулярній біології та медицині. Чи досліджуєте ви посилення генів у раку, кількісно оцінюєте інтеграцію трансгенів або вивчаєте варіації кількості копій у генетичних розладах, наш калькулятор пропонує простий підхід для отримання необхідної інформації.
Ми закликаємо вас спробувати оцінювач геномної реплікації з вашими власними ДНК послідовностями та дослідити, як зміни в концентрації, об'ємі та цільових послідовностях впливають на розраховану кількість копій. Цей практичний досвід поглибить ваше розуміння принципів молекулярної кількісної оцінки та допоможе вам застосувати ці концепції до ваших конкретних дослідницьких питань.
Для будь-яких запитань або відгуків про калькулятор, будь ласка, зверніться до розділу FAQ або зв'яжіться з нашою командою підтримки.
Відкрийте більше інструментів, які можуть бути корисними для вашого робочого процесу