11. GC 함량 — 너무 높으면 완고하고 너무 낮으면 무르다

세 번째 지표입니다. GC 함량 은 서열에서 G 와 C 가 차지하는 비율입니다. 세기가 쉽습니다 — G 와 C 를 세어 전체로 나누면 끝입니다.

GC 함량 = (G 개수 + C 개수) ÷ 전체 길이

	GC 함량	권장 구간
최적화한 전체 CDS	50.35 %	30 ~ 70 %
최적화한 MEVC	53.61 %	30 ~ 70 %

둘 다 구간 한가운데입니다. 위로도 아래로도 여유가 넉넉합니다.

GC 를 밀어 보세요. 구간을 벗어나면 어느 쪽 문제에 부딪히는지 바뀝니다.

불러오는 중…

GC 세기는 이 강의에서 가장 단순한 계산입니다. 대신 해석이 가장 조심스럽습니다.

Python 브라우저에서 실행

# GC 함량을 직접 세어 본다 — 그리고 구간 안인지 본다.
seq = "AUGGAGGCCGCCGCCAAGGGCCCGGGCCCGGGCGCCGCCUACAAGAAG"   # 예시 서열

g = seq.count("G")
c = seq.count("C")
gc = (g + c) / len(seq) * 100

print("예시 서열 (교육용, 논문의 서열이 아니다)")
print("  " + seq)
print("  길이 %d nt · G %d개 · C %d개" % (len(seq), g, c))
print("  GC 함량 %.2f %%" % gc)
print()

LO, HI = 30.0, 70.0
if gc < LO:
    verdict = "너무 낮다 - mRNA 가 덜 안정하다"
elif gc > HI:
    verdict = "너무 높다 - 구조가 단단해 번역을 막는다"
else:
    verdict = "권장 구간 안"
print("  판정 : %s" % verdict)
print()

print("논문의 두 값과 견주면")
for name, v in [("전체 CDS", 50.35), ("MEVC", 53.61)]:
    print("  %-9s %.2f %%   아래 여유 %.2f pp · 위 여유 %.2f pp"
          % (name, v, v - LO, HI - v))
print()
print("둘 다 구간 한가운데다. 어느 쪽 벽에도 가깝지 않다.")

GC 와 CAI 가 서로 밀고 당긴다

3강에서 'CAI 1.0 을 노리면 GC 가 오른다' 고 했습니다. 이제 까닭을 말할 수 있습니다.

사람이 즐겨 쓰는 코돈에는 세 번째 글자가 G 나 C 인 것이 많습니다. 2강의 예시 표에서도 1등 철자가 GCC · GAG · AAG · GGC · CCC · UAC 였습니다 — 여섯 중 다섯이 G 나 C 로 끝납니다.

1등 철자만 고르면 → GC 가 오른다 → 구조가 굳는다

그래서 λ 를 키워 코돈 쪽으로 밀면 GC 도 따라 오릅니다. 9강에서 'CAI 는 조금 오르고 구조만 더 잃는다' 고 한 것이 이 경로입니다.

점 둘로 직선을 긋는 일이 왜 위험한지 보여 주는 실습입니다. 이 기울기를 인용하지 마세요.

Python 브라우저에서 실행

# GC 가 MFE 에 어떻게 스미는지 - 논문의 두 점으로 직선 하나를 맞춰 본다.
# 점이 둘뿐이므로 이 직선은 교육용이다. 기울기를 믿지 말 것.
x1, y1 = 50.35, -1231.20 / 3819      # 전체 CDS
x2, y2 = 53.61, -299.50 / 927        # MEVC

slope = (y2 - y1) / (x2 - x1)
inter = y1 - slope * x1

print("논문의 두 점")
print("  전체 CDS  GC %.2f %%   MFE/nt %.4f" % (x1, y1))
print("  MEVC      GC %.2f %%   MFE/nt %.4f" % (x2, y2))
print()
print("두 점을 잇는 직선")
print("  MFE/nt = %.6f x GC(%%) + %.6f" % (slope, inter))
print()
print("이 직선으로 말해 보면")
for gc in [35.0, 50.0, 60.0, 70.0]:
    print("  GC %.0f %%  ->  MFE/nt %.4f  (외삽)" % (gc, slope * gc + inter))
print()
print("경고 - 점이 둘이면 직선은 언제나 완벽히 맞는다.")
print("맞았다는 사실이 근거가 되지 않는다.")
print("점 두 개짜리 그래프에 추세선을 긋고 기울기를 논하면 안 된다.")

이 강의 결정 — GC 를 어디에 둘 것인가

GC 를 …	얻는 것	잃는 것
높인다 (70% 쪽)	깊은 MFE · 분해에 강함	번역을 막는 완고한 구조
구간 가운데 (50% 쪽)	양쪽 문제를 다 피한다	어느 쪽으로도 뛰어나지 않다
낮춘다 (30% 쪽)	잘 풀려 번역이 쉽다	무른 mRNA · 빨리 분해

논문의 두 서열은 가운데 줄에 있습니다. 도구가 그렇게 골랐고, 논문은 그 값이 구간 안임을 확인하는 데서 멈췄습니다. 그것이 옳은 멈춤입니다.

🤔 확인 문제

GC 함량이 너무 높을 때 생기는 문제는?

🤔 확인 문제

1등 코돈만 골랐을 때 GC 가 오르기 쉬운 까닭은?

🤔 확인 문제

점 두 개로 직선을 긋고 기울기를 말하면 안 되는 까닭은?