GC-Gehalt

G-C-Nukleotidanteil

GC content

Der GC-Gehalt beschreibt den Gehalt an Guanin- und Cytosin-Molekülen in einer Nukleinsäure und ist eine Kenngröße zur Charakterisierung einer doppelsträngigen bzw. einer einzelsträngigen DNA oder RNA oder eines Oligonukleotids hinsichtlich der Bindungsfähigkeit und des Energiegehalts.

Innerhalb eines DNA-Doppelstrangs wird die G-C- bzw. C-G-Paarung durch 3 Wasserstoffbrückenbindungen stabil und energiereich ausgebildet, im Gegensatz zu Adenin und Thymin, bei denen die A-T- bzw. T-A-Paarungen nur durch 2 Wasserstoffbrückenbindungen ausgebildet werden. Der GC-Gehalt einer Nukleinsäure wird als prozentualer Anteil an der Gesamtmenge der Nukleotide kalkuliert:

Ein hoher GC-Gehalt deutet auf hohe Stabilität hin, und die daraus folgende Basenpaarung G-C bzw. C-G kann nur unter erhöhtem Energie-Verbrauch gelöst werden und spielt eine gewisse Bedeutung bei der Replikation. Auch die Promotorbereiche sind GC-reich und weisen auf eine stabile Bindung mit Transkriptionsfaktoren hin.

Für die Planung von PCR-Assays ist der GC-Gehalt der Primer ebenfalls von Relevanz für die Kalkulation der Annealingtemperatur. Nach der Wallace-Regel gilt als Faustregel für kurze Oligonukleotide, dass Guanin und Cytosin für jeweils 4 °C, Adenin, Thymin und Uracil für jeweils 2 °C stehen und sich so die Schmelztemperatur (T_M) bzw. die für die PCR-Reaktion optimale Annealing- oder Hybridisierungstemperatur (T_H; T_H = T_M – 5 °C) berechnen lässt. Je größer der Anteil an G/C-Nukleotiden ist, desto höher ist die Schmelz- bzw. Annealingtemperatur.