DNA 복제본 수 계산기

DNA 복제본 수 계산기 사용법

생명과학 및 분자생물학 연구에서 정량 PCR(qPCR), 디지털 PCR(dPCR), 차세대 염기서열 분석(NGS) 라이브러리 정량 시 시료에 포함된 절대적인 DNA 분자 개수(Copy Number)를 파악하는 것은 실험 성공의 핵심 요소입니다.

본 계산기는 나노그램($\text{ng}$) 단위의 DNA 질량과 염기쌍($\text{bp}$) 길이를 입력받아, 시료 내에 존재하는 대략적인 DNA 분자 복제본 수(Copy Number)와 몰수($\text{mol}$, $\text{fmol}$)를 즉시 계산합니다.

1. DNA 질량 (ng): 큐비트(Qubit), 나노드롭(NanoDrop) 등으로 측정한 DNA 양을 나노그램($\text{ng}$) 단위로 입력합니다.
2. DNA 길이 (bp): 플라스미드 벡터 크기, PCR 증폭 산물 단편의 염기쌍 길이를 베이스페어($\text{bp}$) 단위로 입력합니다.
3. 결과 확인: 시료 내 총 복제본 수(copies), 지수 표기($N \times 10^{X}$), 전체 분자량(MW), 펨토몰($\text{fmol}$) 단위의 물질량을 한눈에 확인합니다.

계산 공식 및 원리

이중가닥 DNA(dsDNA) 1 염기쌍($\text{bp}$)의 평균 분자량은 약 $660\,\text{g/(mol}\cdot\text{bp)}$이며, 1몰($\text{mol}$)에 포함된 분자 수는 아보가드로 수($N_A \approx 6.022 \times 10^{23}\,\text{molecules/mol}$)에 해당합니다.

1. DNA 총 분자량 (Molecular Weight, MW)

2. DNA 몰수 (Moles)

3. 최종 복제본 수 (Copy Number)

상수들을 정리하면 간이 계산식으로 다음과 같이 단순화할 수 있습니다:

계산 예시

예시 1: 1,000 bp PCR 산물 66 ng

• 투입 DNA 질량: $66\,\text{ng}$ ($6.6 \times 10^{-8}\,\text{g}$)
• 염기쌍 길이: $1,000\,\text{bp}$
• DNA 분자량: $1,000 \times 660 = 660,000\,\text{g/mol}$ ($660\,\text{kDa}$)
• 몰수 산출: $(66 \times 10^{-9}) / 660,000 = 1.0 \times 10^{-13}\,\text{mol}$ ($100\,\text{fmol}$)
• 복제본 수: $1.0 \times 10^{-13} \times 6.022 \times 10^{23} = 6.022 \times 10^{10}\,\text{개}$ (약 602.2억 개)

예시 2: 3,000 bp 플라스미드 벡터 100 ng

• 투입 DNA 질량: $100\,\text{ng}$
• 염기쌍 길이: $3,000\,\text{bp}$
• DNA 분자량: $3,000 \times 660 = 1,980,000\,\text{g/mol}$ ($1,980\,\text{kDa}$)
• 복제본 수: $(100 \times 6.022 \times 10^{14}) / (3,000 \times 660) \approx 3.04 \times 10^{10}\,\text{개}$ (약 304억 개)

실험 실무 팁 및 가이드

• qPCR 표준곡선(Standard Curve) 제작: 정제된 표준 DNA 원액의 복제본 농도(예: $1 \times 10^9\,\text{copies/}\mu\text{L}$)를 산출한 뒤, 테크니컬 에러를 줄이기 위해 Carrier DNA(tRNA 또는 양어 글리코겐)가 포함된 완충액으로 10배씩 단계 희석($10^7 \sim 10^1\,\text{copies}$)하여 검량선을 구축합니다.
• 클로닝 라이게이션(Ligation) 몰 비 최적화: 벡터(Vector)와 인서트(Insert)의 질량($\text{ng}$) 비율 대신 실제 분자 수 비율(보통 Vector:Insert = 1:3 또는 1:5 몰 비)을 맞춰 결합 반응을 진행할 때 형질전환 효율이 극대화됩니다.
• 농도 측정 방식의 선택: 흡광도(NanoDrop, A260)는 자유 뉴클레오티드나 RNA 오염에 의해 농도가 과대평가될 수 있습니다. 정밀한 절대 정량이 필요한 경우 dsDNA 특이 형광 염료(Qubit dsDNA HS Assay 등)로 농도를 측정하는 것을 권장합니다.