핵산 열역학

핵산 열역학은 온도가 이중 가닥 DNA(dsDNA)의 핵산 구조에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 연구이다.녹는 온도_m(T)는 DNA 가닥의 절반이 랜덤 코일 또는 단일 가닥(ssDNA) 상태에 있는 온도로 정의됩니다.T는_m DNA 분자의 길이와 그것의 특정 뉴클레오티드 배열에 따라 달라진다.DNA는 두 가닥이 분리된 상태(즉, dsDNA 분자가 두 개의 독립된 가닥으로 존재하는 상태)일 때 고온에 의해 변성된 것으로 간주된다.

개념

하이브리드화

하이브리드화는 두 개 이상의 상보적인 핵산 가닥 사이에 비공유성, 배열 특이적 상호작용을 단일 복합체로 확립하는 과정이며, 두 가닥의 경우 이중화라고 한다.올리고뉴클레오티드, DNA, 또는 RNA는 정상 조건 하에서 그들의 보체에 결합할 것이고, 따라서 두 개의 완벽한 상보적인 가닥은 쉽게 서로 결합할 것이다.다양성을 줄이고 에너지적으로 가장 선호하는 복합체를 얻기 위해 어닐링이라고 하는 기술을 실험실 실습에서 사용한다.그러나 뉴클레오티드의 다른 분자 기하학적 구조 때문에, 두 가닥 사이의 단일 불일치는 그들 사이의 결합을 에너지적으로 덜 유리하게 만들 것이다.두 가닥 아닐이 아닐되는 두 가닥 사이의 염기서열의 유사성에 대한 정보를 제공할 수 있는 온도를 정량화함으로써 염기불합성의 영향을 측정한다.복합체는 용해라고도 하는 열 변성에 의해 분리될 수 있습니다.외부 악재가 없는 경우, 교배와 용융의 과정이 무한히 반복될 수 있으며, 이는 중합효소 연쇄 반응의 토대를 마련한다.가장 일반적으로는 A=T와 GcC의 쌍이 형성되며, 그 중 후자가 보다 안정적이다.

변성

DNA 용융이라고도 불리는 DNA 변성은 이중 가닥 디옥시리보핵산이 염기 사이의 소수성 적층 흡인력을 파괴함으로써 풀리고 단일 가닥으로 분리되는 과정이다.소수성 효과를 참조하십시오.두 용어 모두 혼합물이 가열될 때 발생하는 과정을 가리키는 데 사용되지만, "변성"은 포름아미드나 ^[1]요소와 같은 화학 물질에 의해 유도되는 DNA 가닥의 분리를 나타낼 수도 있습니다.

DNA 변성 과정은 DNA의 일부 측면을 분석하는데 사용될 수 있다.시토신/구아닌 염기쌍은 일반적으로 아데닌/티민 염기쌍보다 강하기 때문에 게놈에서 시토신 및 구아닌의 양은 게놈 DNA가 ^[2]녹는 온도를 측정하여 추정할 수 있다.온도가 높을수록 GC 함량이 높아집니다.

DNA 변성은 또한 두 개의 다른 DNA 배열 사이의 배열 차이를 검출하는 데 사용될 수 있다.DNA를 가열하여 단일가닥 상태로 변성하고, 혼합물을 냉각하여 가닥을 재하이브리드화한다.하이브리드 분자는 유사한 배열 사이에 형성되며, 이러한 배열 사이의 차이는 염기쌍의 교란을 초래합니다.게놈 척도에서, 이 방법은 DNA-DNA ^[3]교배라고 알려진 두 종 사이의 유전적 거리를 추정하기 위해 연구자들에 의해 사용되어 왔다.DNA의 단일 격리 영역의 맥락에서 변성 경사 겔과 온도 경사 겔을 사용하여 온도 경사 ^[4]^[5]겔 전기영동이라고 알려진 두 배열 사이의 작은 불일치의 존재를 검출할 수 있다.

녹는 온도에 기초한 DNA 분석 방법은 기초 서열을 연구하기 위한 대용품이라는 단점이 있습니다. DNA 배열은 일반적으로 더 정확한 방법으로 간주됩니다.

DNA 용융 과정은 분자생물학 기술, 특히 중합효소 연쇄 반응에서도 사용된다.본 기술에서는 DNA 용융의 온도가 진단되지는 않지만 프로토콜에서 사용할 적절한 온도를 결정하기 위해서는 T 추정_m 방법이 중요하다.DNA 용해 온도는 예를 들어 DNA 마이크로어레이의 올리고뉴클레오티드 프로브와 같은 분자 세트의 하이브리드 강도를 균등화하기 위한 대용물로서도 사용될 수 있다.

어닐링

유전학에서 아닐링은 단가닥 DNA 또는 RNA의 상보적인 배열이 수소 결합에 의해 쌍으로 되어 이중가닥 폴리뉴클레오티드를 형성하는 것을 의미한다.아닐이 발생하기 전에, 적절한 수소 결합이 일어나도록 하기 위해 키나제와 같은 효소에 의해 가닥 중 하나가 인산화 될 필요가 있을 수 있다.아닐링이라는 용어는 종종 중합효소 연쇄 반응 중에 DNA 프로브의 결합 또는 DNA 가닥에 대한 프라이머의 결합을 설명하기 위해 사용됩니다.또한 이 용어는 열에 의해 분리된(열변성됨) 역상보적 가닥의 재형성(재형성)을 설명하기 위해 자주 사용된다.RAD52와 같은 단백질은 DNA 아닐을 도울 수 있다.DNA 가닥 어닐링은 상동 재조합 경로의 핵심 단계이다.특히 감수분열 중에 합성 의존성 가닥 어닐링은 상동 재조합의 주요 경로이다.

스태킹

베이스 페어 스택(B DNA)^[6]의 용융 안정성

걸음	용융 δG°₃₇ (kcal/mol)
T A	-0.12
T G 또는 C A	-0.78
CG	-1.44
A G 또는 C T	-1.29
A 또는 T T	-1.04
A T	-1.27
GA 또는 T C	-1.66
C C 또는 G G	-1.97
A C 또는 G T	-2.04
GC	-2.70

스태킹은 인접한 베이스의 평탄한 표면 간의 안정화 상호작용입니다.스태킹은 베이스의 모든 면에 대해 발생할 수 있습니다.즉, 5'-5'와 3'-3'이며,^[7] 그 반대도 마찬가지입니다.

"자유" 핵산 분자의 스택은 주로 분자간 힘, 특히 방향족 고리 사이의 정전적 흡인력에 의해 기여하는데, 이 과정은 파이 스택이라고도 알려져 있습니다.물을 용매로 사용하는 생물학적 시스템의 경우 소수성 효과가 ^[8]나선의 형성에 기여하고 도움을 줍니다.스태킹은 DNA 이중나선의 ^[9]주요 안정화 요인이다.

분자의 자유 에너지에 대한 적층 기여는 틈새 DNA의 구부러진 적층 평형을 관찰함으로써 실험적으로 추정할 수 있다.이러한 안정화는 ^[6]시퀀스에 따라 달라집니다.안정화 정도는 염분 농도와 ^[9]온도에 따라 달라집니다.

2상태 모형의 열역학

T ^[10]^[11]값 계산에는_m 몇 가지 공식이 사용됩니다.일부 공식은 DNA ^[12]이중체의 용해 온도를 예측하는 데 더 정확합니다.DNA 올리고뉴클레오티드, 즉 DNA의 짧은 배열의 경우, 하이브리드화의 열역학은 2상태 과정으로 정확하게 기술될 수 있다.이 근사치에서는 두 개의 단일 가닥 올리고뉴클레오티드로부터 이중 가닥 상태를 형성할 때 중간 부분 결합 상태의 가능성을 무시한다.이 가정 하에서 단가닥 핵산 A 및 B로부터 이중가닥 핵산 AB를 형성하기 위한 열역학 파라미터를 우아하게 설명할 수 있다.

AB ↔ A + B

이 반응의 평형 $K={\frac {[A][B]}{[AB]}}$ 는 K $K={\frac {[A][B]}{[AB]}}$ [ $K={\frac {[A][B]}{[AB]}}$ [ $]$ [B ] {\display K = $specfrac$ {[ $A][B]}{[$ $AB$ 반트호프 방정식에 따르면 자유 에너지 δG와 K의 관계는 δG° = -RTN K이며, 여기서 R은 이상적인 가스 법칙 상수이고 T는 반응의 켈빈 온도이다.이것은 핵산 시스템에 대해

$\Delta G^{\circ }=-RT\ln {\frac {[A][B]}{[AB]}}$ $AB$

녹는 온도 T는_m 이중가닥 핵산의 절반이 분리되었을 때 발생합니다.추가 핵산이 존재하지 않는 경우 [A], [B] 및 [AB]는 이중 가닥 핵산 초기 농도의 절반인 [AB]_initial가 된다.이것은 핵산 이중성의 녹는점에 대한 표현을 제공합니다.

$T$ m $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ - $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ G $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ ln $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ [ $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ B $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ ] $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ n $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ a l $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ \ $displaystyle T_{$ m } = - { \ $frac$ { \ delta $G^$ { \ $circ$ } } { $R \ ln$ { \ $frac$ { [ $AB ] _ initial$ } } $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ } $T_{m}=-{\frac {\Delta G^{\circ }}{R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$

δG° = δH° -TδS°이므로 T는_m 다음과 같이 구한다.

$T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ H $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ S $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ - $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ ln $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ [ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ ] $i$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ 2 $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }-R\ln {\frac {[AB]_{initial}}{2}}}}$ { $display style$ T_ ${m$ } = $fr$ frac { $Delta$ H^ { \ $circ }$ - R \ $ln$ { \ $frAC }$ { \ $Delta$ S^ { \ $circ$ }

δH° 및 δS°라는 용어는 일반적으로 해리 반응이 아닌 연관성에 대해 주어진다(예: 가장 가까운 이웃 방법 참조).이 공식은 다음과 같이 ^[13]변환됩니다.

$T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ m $=$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ H $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ S $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ + $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ [ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ ] $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ - $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ [ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ ] $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ / $T_{m}={\frac {\Delta H^{\circ }}{\Delta S^{\circ }+R\ln([A]_{total}-[B]_{total}/2)}}$ ） { $displaystyle T_{m$ }= $flac {\circ }}$ {\ $Delta$ S $^{\cir}$ + $LN(LN)$

전술한 바와 같이, 이 방정식은 융해에 관여하는 상태는 이중 가닥 상태와 랜덤 코일 상태 두 가지뿐이라는 가정에 기초하고 있습니다.그러나 핵산은 몇 가지 중간 상태를 통해 녹을 수 있습니다.이러한 복잡한 동작을 설명하기 위해서는 통계역학의 방법을 사용해야 하며, 이는 특히 긴 시퀀스와 관련이 있다.

핵산 배열에서 열역학 특성 추정

앞 단락은 용해 온도와 열역학 매개변수(δG° 또는 δH° 및 δS°)가 서로 어떻게 관련되어 있는지를 보여줍니다.녹는 온도를 관찰하면 열역학 파라미터를 실험적으로 결정할 수 있다.반대로, 그리고 응용 분야에서 중요한 것은 주어진 핵산 배열의 열역학 파라미터를 알고 있을 때 용해 온도를 예측할 수 있다는 것이다.올리고뉴클레오티드의 경우, 이러한 매개변수는 가장 가까운 이웃 모델에 의해 잘 근사될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

근린법

서로 다른 가닥의 염기들 간의 상호작용은 인접 염기들에 따라 다소 달라진다.DNA 나선을 염기쌍 사이의 상호작용의 열로 취급하는 대신, 가장 가까운 이웃 모델은 DNA 나선을 '주변' ^[13]염기쌍 사이의 상호작용 열로 취급한다.예를 들어, 아래에 표시된 DNA는 화살표로 표시된 가장 가까운 이웃의 상호작용을 가지고 있습니다.

↓ ↓ ↓ ↓ ↓

5' C-G-T-T-G-A 3'

3' G-C-A-A-C-T 5'

개별 가닥으로부터 이 DNA를 형성하는 자유 에너지인 δG°는 (37°C에서) 다음과 같이 표현된다.

δG°(₃₇예측) = δG°(₃₇C/G 개시) + δG°(₃₇예측)CG/GC) + ΩG°(₃₇GT/CA) + ΩG°(₃₇TT/AA) + ΩG°(₃₇TG/AC) + µG°(₃₇GA/CT) + ΩG°(₃₇A/T 개시)

C/G 시작 용어를 제외하고 첫 번째 용어는 가장 가까운 네이버가 없는 경우 첫 번째 기본 쌍 CG의 자유 에너지를 나타냅니다.두 번째 항에는 두 번째 베이스 쌍의 형성 자유 에너지인 GC와 이 베이스 쌍과 이전 베이스 쌍 간의 스태킹 상호작용이 포함됩니다.나머지 용어들도 비슷하게 정의되어 있다.일반적으로 핵산 이중화 형성의 자유 에너지는

$\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ G $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ ∘ ( $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ t $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ a l ) = $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ G $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ ( $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ i $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ ) + $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ = 1 10 n $G$ $\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta G_{37}^{\circ }(\mathrm {initiations} )+\sum _{i=1}^{10}n_{i}\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ i $($ i ) { $display$ style \ $Delta$ G_ ${37}^{circ$ } ( $mathrm$ { total } \ $Delm$ { $total ）$

여기서 $\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ G $\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ δ ( $i$ ) ${{Delta G_{$ 37}^{\ $circ }(i$ )}은 $\Delta G_{37}^{\circ }(i)$ 가능한 10개의 인접 뉴클레오티드 쌍 중 하나와 관련된 자유 에너지를 $n_{i}$ , $n_{i}$ ${$ n_ ${i$ }}은 $n_{i}$ 순서의 개수를 나타낸다.

각 δG° 항은 엔탈픽, δH° 및 엔트로픽 δS° 매개변수를 가지므로 자유 에너지의 변화도 다음과 같이 주어진다.

$\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ G $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ ∘ ( $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ t $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ a l ) = $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ - $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ $t$ l $\Delta G^{\circ }(\mathrm {total} )=\Delta H_{\mathrm {total} }^{\circ }-T\Delta S_{\mathrm {total} }^{\circ }$ {\ { $displaystyle$ \ $Delta G^$ { \ $circ$ } ( \ $mathrm { total$ } ) = \ $Delta H_{$ \ $mathrm$ { $total$ } ^{ \ $Deltal$ } $Teltal }$

δH°와 δS°의 값은 10개의 가능한 상호작용 쌍에 대해 결정되었다.이 값은 37°C에서 계산한 δG° 값과 함께 표 1에 나와 있다.이 값을 사용하여 위에 나타낸 DNA 듀플렉스의 δG₃₇° 값은 -22.4 kJ/mol로 계산됩니다.실험값은 -21.8kJ/mol입니다.

표 1.

가장 가까운 이웃의 시퀀스 (5'-3'/3'-5')	$H(디스플레이$ 스타일\ $Delta$ H $\Delta H$ kJ/mol	$S$ \ $displaystyle$ \ $Delta$ S $\Delta S$ } ° J/(mol·K)	$G(디스플레이$ 스타일\ $Delta$ G $\Delta G$ ₃₇ kJ/mol
AA/TT	−33.1	−92.9	−4.26
AT/TA	−30.1	−85.4	−3.67
TA/AT	−30.1	−89.1	−2.50
CA/GT	−35.6	−95.0	−6.12
GT/CA	−35.1	−93.7	−6.09
CT/GA	−32.6	−87.9	−5.40
GA/CT	−34.3	−92.9	−5.51
CG/GC	−44.4	−113.8	−9.07
GC/CG	−41.0	−102.1	−9.36
GG/CC	−33.5	−83.3	−7.66
터미널 A/T 베이스 페어	9.6	17.2	4.31
터미널 G/C 베이스 페어	0.4	−11.7	4.05

표 1에 표시된 10개의 인접 물질 그룹과 관련된 매개변수는 짧은 올리고뉴클레오티드 이중체의 융점에서 결정된다.이상하게도, 10개 그룹 중 8개 그룹만 독립한 것으로 밝혀졌다.

가장 가까운 인접 모델은 Watson-Crick 쌍을 넘어 미스매치와 인접 베이스 ^[14]쌍 간의 상호작용에 대한 파라미터를 포함하도록 확장할 수 있습니다.이를 통해 격리된 불일치를 포함하는 시퀀스의 열역학적 매개변수를 추정할 수 있습니다. 예: (불일치를 나타내는 화살표)

↓↓↓

5' G-G-A-C-T-G-A-C-G 3'

3' C-C-T-G-G-C-T-G-C 5'

이러한 매개변수는 용해 실험을 통해 적합되었으며 불일치를 포함하는 표 1의 확장을 문헌에서 확인할 수 있습니다.

핵산의 거동을 모델링하는 보다 현실적인 방법은 "TCG/AGC"와 같은 항목이 있는 표를 제공하면서 뉴클레오티드의 양쪽에 인접한 그룹에 의존하는 매개변수를 갖는 것으로 보인다.그러나, 이것은 왓슨과 크릭의 페어링에 대해서는 약 32개의 그룹과 미스매치를 포함한 시퀀스에 대해서는 훨씬 더 많은 그룹을 포함할 것입니다; 많은 그룹에 대해 신뢰할 수 있는 데이터를 얻기 위해 필요한 DNA 용해 실험의 수는 불편할 정도로 많을 것입니다.그러나 핵산의 열역학 매개변수에 접근하는 다른 수단이 있습니다. 마이크로 어레이 기술을 통해 수만 개의 시퀀스를 병렬로 하이브리드화할 수 있습니다.분자 흡착 이론과 결합된 이 데이터는 한 번의 실험에서^[15] 많은 열역학 매개변수를 결정하고 가장 가까운 이웃 모델을 ^[16]넘어설 수 있도록 합니다.일반적으로 가장 가까운 인접 방법의 예측은 실험 결과와 상당히 일치하지만, 추가적인 통찰력을 요구하는 예기치 않은 일부 외부 시퀀스가 존재한다.^[16]마지막으로, 우리는 또한 DNA 교잡의 열역학에 대한 풍부한 새로운 통찰력과 가장 가까운 이웃 모델의 타당성을 제공하는 단일 분자 언지핑 분석에 의해 제공되는 높은 정확성을 언급해야 한다.^[17]

「」를 참조해 주세요.

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DNA 열역학 계산– T_m, 용융 프로파일, 불일치, 자유 에너지 계산
T_m 계산 – bioPHP.org에 의한 계산.
https://web.archive.org/web/20080516194508/http://www.promega.com/biomath/calc11.htm#disc
인비트로겐T_m 계산
Nearest-Neighbor 방법을 사용한 T 계산용_m AnnHyb 오픈 소스 소프트웨어
Sigma-aldich 기술 노트
프라이머3 계산
Alexander Rich의 "하이브리드 나선의 발견과 최초의 DNA-RNA 교배"
uMelt: 용해 곡선 예측
Tm 툴
가장 가까운 네이버 데이터베이스:가장 가까운 인접 RNA-RNA 상호 작용에 대한 설명과 사용 예를 제공합니다.

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