DNA に関係する数字集

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2018/12/06 更新

  1. DNA・遺伝子関係
  2. ゲノム情報
  3. 実験系

DNA・遺伝子関係

真核生物の DNA は、 の中で ヒストン と結合して高度に折りたたまれた構造をとっている。核の直径は約 10 µm、格納されている DNA の長さは約 2 m。

  • ヒトでは、DNA 配列の個人差は約 0.1% である (1)。

ゲノム情報

  • ヒトゲノムが読まれる前は、遺伝子は 100,000 個程度存在すると考えられていた。実際は 20,000 から 25,000 個程度で、予想よりもかなり少なかった (1)。
  • タンパク質をコードしている遺伝子は、ゲノムの約 3% である (1)。
  • ヒトの遺伝子は平均して 8 個のイントロン intron を含んでいる (1)。多いものは 100 個以上あり、長さは 50 bp から 10,000 bp と様々である。

1 M = 1 million = 100 万である。参考サイトにリンクを張っている場合もある。


生物 サイズ 備考

φ174 DNA virus

5,386 bp

Sanger らが最初に全ゲノムを読んだウイルス (1)。1977 年。

大腸菌
E. coli

4.6 M (1)

Single circular chromosome, 4288 genes according to this paper. Each gene within the E. coli contained, on average, 118 bases. Function has been determined for only 62% of E. coli genes.

H. influenzae 1.8 M

1,830,137 bp, encoding 1,740 proteins (1).

Tuber brop potato

844 Mb

12 chromosomes, 39,031 genes.

酵母
S. cerevisiae

12 M

1996 年に最初に全ゲノムが読まれた真核生物。16 chromosomes, 6,000 以上の遺伝子 (1)、文献によっては 5404 個。

Filamental fungus
Neurospora crass

38 Mb

7 chromosomes, 10082 protein-coding genes. 多種と 80% 以上の同一率を示す遺伝子が 8 個 しかない (Ref)。

Plasmodium falciparum

22.9 M

マラリア原虫。資金難のためにショットガン方式をとれなかったようである (Ref)。

酵素やトランスポーターが少なく、宿主の免疫系による攻撃を逃れるための遺伝子が多い。

線虫
C. elegans

97 M

1998 年に最初に全ゲノムが読まれた多細胞動物。19,000 以上の遺伝子 (1)。

D. melanogaster

165 M

4 chromosomes, 13,600 genes. ヒトの病気に関する遺伝子の 75% はショウジョウバエにも存在する。

Zebrafish
D. rerio

1500 M

25 chromosomes, 26,000 genes.

フグ
T. rubripes

< 400 M

ゲノムサイズはヒトの 1/8 以下だが、ほぼ同数の遺伝子を含んでいる (1)。

ウーパールーパー

32 G

28 chromosomes, 19802 genes. ヒトの約 10 倍ものゲノムサイズをもつ。リピート配列 が多く、約 19 Gb にも達すると考えられている。

イントロンサイズの中央値は 23251 nt で、これはヒトの約 13 倍にあたる (7)。

ニワトリ
Gallus gallus

32 G

39 pairs of chromosomes, 20000 - 30000 genes. ヒトの約 1/3 倍のゲノムサイズ。

ネコ
Felis catus

2475 M

38 chromosomes, 34860 genes.

Pontius et al. Initial sequence and comparative analysis of the cat genome. Genome Res 17, 1675-1689, 2007.

Wurster-Hill DH and Gray CW. Giemsa banding patterns in the chromosomes of twelve species of cats (Felidae). Cytogenet Cell Genet 12, 388-397 1973.

イヌ
C. familiaris

2800 M

39 chromosomes, 19000 genes. イヌゲノムの解読により、イヌ類は grey wolves から約 15,000 年前に生まれたことがわかった。

シベリアトラ
Panthera tigris

2391 M

38 chromosomes, 25028 genes. 大型ネコ類としては最初のゲノム。絶滅危惧種。1376 個の遺伝子セットがネコ科動物に特徴的で、力強い筋繊維とタンパク質の消化能力をもたらしているようだ (Link)。

ヒト
H. sapiens

3000 M = 3 G

20,000 - 25,000 の遺伝子。

ヒトゲノム計画は1984 年に提案され、実際に 1991 年に着手された (1)。ドラフトゲノム解読終了が 2000 年、論文発表は 2004 年。


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実験系

電気泳動 関係

エチジウムブロマイドによる検出限界

50 ng。文献によっては 10 ng とも。

1

PCR 関係

プライマー濃度

終濃度が 0.1 - 1 µM (2)。

PCR の溶液が 20 µL のときには、2 - 20 pmol のプライマーが含まれることになる。量はピコ (10-12) オーダーであると覚えておこう。

1

PCR 反応のテンプレート量

PCR 反応の鋳型量は DNA の種類によって異なるが、概ね以下の通り。

  • ヒトゲノム DNA: 5 - 200 ng
  • E. coli ゲノム DNA: 100 pg - 100 ng
  • cDNA library: 1 - 200 ng
  • Plasmid DNA: 10 pg - 1 ng
2

BigDye を使ったサイクルシークエンシング反応のテンプレート量

PCR 産物を鋳型にする場合、必要量は PCR 産物の長さによって異なる。長いほど一定量あたりのコピー数が少なくなるので当然である。

  • 100-200 bp: 1-3 ng
  • 200-500 bp: 3-10 ng
  • 500-1000 bp: 5-20 ng
  • 1000-2000 bp: 10-40 ng
  • > 2000 bp: 20-50 ng

Single-stranded DNA は 25-50 ng, double-stranded DNA は 150-300 ng。Cosmid, BAC は 0.5-1 µg, bacterial genomic DNA なら 2-3 µg である。

4

Sanger sequencing のコスト (1 サンプルあたり)

ABI 3100 を使い定価 (BigDye を希釈せずに使う) と、1 サンプルあたり 1316 円かかる。極限まで節約すると 56 円/sample となるが、これはかなり攻めたプロトコールなので、100 円弱に抑えられれば上等だろう。

BigDye を減らして、かわりに buffer を使うのが重要なようだ。

5,6

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References

  1. Amazon link: Berg et al. Biochemistry, Seventh Edition : 使っているのは 6 版ですが 7 版を紹介しています。
  2. タカラバイオ Q & A. Web.
  3. Amazon link: Pierce 2016. Genetics: A Conceptual Approach: 使っているのは 5 版ですが、6 版を紹介しています。
  4. BigDye terminator v3.1 cycle sequencing kit protocol.
  5. ABI3100 のコスト. Link.
  6. Bio Technical フォーラム BigDye terminator の節約について. Link.
  7. Nowoshilow et al. 2018. The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators. Nature 554, 50-55.