DNA 복제수·pmol ⇄ ng 계산기

DNA 복제수 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리

실험 프로토콜은 DNA 양을 보통 나노그램으로 적지만, 반응은 분자 단위로 일어납니다. qPCR 표준 곡선 작성, 라이게이션, 플라스미드 형질 주입, 시퀀싱 라이브러리 로딩에서는 질량을 피코몰이나 복제수(분자 개수)로 바꿔야 합니다. 이 계산기는 DNA 질량, 길이, 이중 가닥인지 단일 가닥인지를 이용해 두 가지 환산을 모두 해 줍니다.

계산 방법

• 분자량(g/mol) = 길이 × 617.96 + 36.04(이중 가닥 DNA, 길이는 bp)입니다. 단일 가닥이면 뉴클레오타이드당 308.97을 쓰고 같은 말단 보정값을 더합니다.
• pmol = ng × 1000 ÷ 분자량입니다. ng ÷ 분자량은 nmol이므로 1000을 곱해 pmol로 바꿉니다.
• 복제수 = ng × 10⁻⁹ ÷ 분자량 × 6.02214076 × 10²³이며, 마지막 수는 아보가드로 상수입니다.

원리

1몰은 정확히 6.02214076 × 10²³개의 입자입니다. 질량을 몰질량으로 나누면 몰수가 되고, 여기에 아보가드로 상수를 곱하면 분자 개수가 됩니다. DNA의 몰질량은 길이에 거의 비례하여, 나트륨염 형태의 평균 염기쌍 하나가 약 618 g/mol이고 사슬 양 끝에 대한 작은 보정이 더해집니다. 중요한 점은 같은 질량이라면 길이가 길수록 분자 수가 적다는 것입니다. 500 bp 조각 100 ng에는 5000 bp 플라스미드 100 ng보다 분자가 10배 많습니다.

예제 풀이

1. 입력값: 이중 가닥 DNA 100 ng, 길이 5000 bp입니다.
2. 분자량 = 5000 × 617.96 + 36.04 = 3,089,836.04 g/mol입니다.
3. pmol = 100 × 1000 ÷ 3,089,836.04 = 0.03236 pmol(32.4 fmol)입니다.
4. 복제수 = 100 × 10⁻⁹ ÷ 3,089,836.04 × 6.02214076 × 10²³ = 19,490,162,850개, 약 1.95 × 10¹⁰개입니다.

결과 해석

qPCR 표준 시료에서는 µL당 복제수가 중요하므로, 복제수를 DNA를 녹인 부피로 나눈 뒤 10배 단계 희석을 만듭니다. 라이게이션이나 깁슨 조립 프로토콜은 pmol이나 fmol로 적혀 있으므로 조각끼리 나노그램이 아닌 몰수로 비교해야 합니다. 결과가 1000배쯤 어긋나 보이면 ng 대신 µg을 넣었는지, bp 대신 kb를 넣었는지 확인하시기 바랍니다.

흔한 실수

• 염기쌍(5000) 대신 킬로베이스(5)를 넣는 경우
• 단일 가닥 올리고나 cDNA에 이중 가닥을 선택해 복제수가 절반으로 나오는 경우
• 부정확한 농도값을 쓰는 경우(복제수의 정확도는 A260이나 형광 정량으로 얻은 ng 값에 달려 있습니다)

자주 묻는 질문

1 kb 이중 가닥 DNA 1 ng에는 몇 개의 분자가 있나요?

분자량이 약 618,000 g/mol이므로 1 × 10⁻⁹ ÷ 618,000 × 6.022 × 10²³ ≈ 9.7 × 10⁸개입니다.

pmol을 다시 ng으로 바꾸려면 어떻게 하나요?

ng = pmol × 분자량 ÷ 1000으로 계산합니다.

초나선 플라스미드는 분자량이 다른가요?

아닙니다. 초나선은 모양만 바꿀 뿐 질량은 같으므로 같은 식을 씁니다. 다만 흡광도나 염료 정량값은 형태에 따라 달라질 수 있습니다.

출처: New England Biolabs, NEBioCalculator and technical reference on DNA molecular weight · Bureau International des Poids et Mesures, The International System of Units (SI Brochure), definition of the mole