홍라이프 계산기돌연변이율 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
이 계산기는 루리아–델브뤽 동요 시험 결과로 세포 분열당 돌연변이율을 추정합니다. 돌연변이체가 없는 배양의 비율을 쓰는 p₀ 방법이나 리–콜슨 중앙값 방법 중 하나를 고를 수 있으며, 배양당 기대 돌연변이 수와 p₀가 믿을 만한 범위에 있는지도 알려 줍니다. 미생물 유전학에서 자연 및 유도 돌연변이율을 잴 때 씁니다.
계산 방법
p₀ 방법: p₀ = 돌연변이체 없는 배양 수 ÷ 전체 배양 수, m = −ln p₀
중앙값 방법: r̃ ÷ m − ln m = 1.24를 만족하는 m을 구합니다(r̃는 배양당 돌연변이체 수의 중앙값).
돌연변이율 μ = m ÷ N_t
- N_t는 배양당 최종 생균 수(백만 단위로 입력)이며, 대략 배양 속 세포 분열 횟수입니다.
원리
동요 시험에서는 적은 세포에서 시작한 작은 배양을 여러 개 나란히 키운 뒤, 각각을 통째로 선택 배지에 접종합니다. 돌연변이는 성장 중 무작위로 생기므로 배양당 돌연변이 사건 수는 평균 m인 푸아송 분포를 따릅니다. 한 번도 일어나지 않을 확률은 e^(−m)이므로, 빈 배양의 비율로 m을 바로 구할 수 있습니다. N_t개까지 자란 배양은 약 N_t번 분열했으므로 m ÷ N_t가 분열당 비율입니다. 루리아와 델브뤽은 1943년에 이 설계로 돌연변이가 선택 때문이 아니라 선택 이전에 생긴다는 것을 보였습니다.
예제 풀이
기본값인 p₀ 방법, 배양 30개, 돌연변이체 없는 배양 12개, 배양당 세포 2억 개로 계산합니다.
- p₀ = 12 ÷ 30 = 0.4입니다.
- m = −ln 0.4 = 배양당 0.9163회입니다.
- μ = 0.9163 ÷ (200 × 10⁶) = 세포 분열당 4.581 × 10⁻⁹입니다.
- p₀가 10~80% 안에 있으므로 믿을 만한 범위입니다.
| 배양당 최종 생균 수 (백만 개) | 돌연변이율 (세포·분열당) |
|---|---|
| 50 | 1.833e-8 |
| 100 | 9.163e-9 |
| 150 | 6.109e-9 |
| 200 | 4.581e-9 |
| 250 | 3.665e-9 |
| 300 | 3.054e-9 |
| 400 | 2.291e-9 |
결과 해석
세균의 한 유전자에 대한 돌연변이율은 보통 이처럼 아주 작은 값입니다. p₀ 방법은 p₀가 약 0.1~0.8일 때 가장 잘 맞으며, 거의 모든 배양에 돌연변이체가 있다면 세포 수를 줄이거나 중앙값 방법을 쓰십시오. 일부 연구자는 m × ln 2 ÷ N_t로 세대당 비율을 보고하므로 어떤 기준을 썼는지 밝히십시오. 배양 수가 많을수록 p₀의 추정이 안정되어 결과의 신뢰도가 높아집니다.
흔한 실수
- 배양의 일부만 접종하고 보정하지 않는 경우
- 평행 배양 수가 너무 적어 p₀ 추정이 부정확한 경우
- 돌연변이체 빈도를 돌연변이율로 여기는 경우
- 분열당과 세대당 기준을 섞는 경우
자주 묻는 질문
p₀ 방법이 10~80%에서만 믿을 만한 이유는 무엇입니까?
그 범위 밖에서는 배양 몇 개 차이로 ln p₀가 크게 바뀌어 추정이 불안정하기 때문입니다.
동요 시험은 무엇입니까?
여러 평행 배양을 선택 배지에 접종해 각각의 돌연변이체 수를 세는 실험입니다.
중앙값 방법은 무엇을 씁니까?
돌연변이 집락 수의 중앙값을 쓰며, 대부분의 배양에 돌연변이체가 있을 때 유용합니다.
최종 세포 수로 나누는 이유는 무엇입니까?
배양 속 세포 분열 횟수의 근사값이기 때문입니다.
출처: S. E. Luria and M. Delbrück, Genetics 28, 491–511 (1943) · D. E. Lea and C. A. Coulson, J. Genet. 49, 264–285 (1949) · W. A. Rosche and P. L. Foster, Methods 20, 4–17 (2000)