Oligo Hybridization Thermodynamics

ΔG° · 표준 Gibbs 자유 에너지 변화

Mg 입력이 있으면 별도의 ‘참고 · Mg=0’ 블록에서 Mg만 제외한 ΔG°·ΔH°·ΔS°·Tm을 제공합니다. 반응 온도·Na/K/NH₄·A/B 농도는 같고 dNTP 독립 효과는 반영하지 않습니다. 이 값에 입력 Mg의 안정화 효과가 포함되었다고 해석하지 마세요. 입력 Mg 조건의 보정 Tm은 별도로 표시합니다.

선택한 반응 온도에서 구조 형성이 열역학적으로 얼마나 유리한지 나타내는 모델값입니다. 단위는 kcal/mol입니다. 같은 온도·염·모델·반응 정의에서 ΔG°가 더 음수이면 형성이 더 유리합니다. 0에 가깝거나 양수인 값은 그 표준 상태에서 형성의 이득이 작거나 불리함을 뜻합니다.

관계식은 ΔG°(T) = ΔH° − T × ΔS°입니다. T는 Kelvin(°C + 273.15)이며, 이 화면의 ΔS°는 cal/(mol·K)이므로 1,000으로 나눠 kcal 단위를 맞춥니다. Mg=0 duplex는 고정 결합 구조·ΔCp = 0 근사입니다. Mg 조건은 Tm 전용 보정이므로 ΔG°·ΔH°·ΔS°를 제공하거나 Tm에서 역산하지 않습니다. Hairpin은 각 반응 온도에서 Primer3를 다시 실행하므로 선택 구조와 ΔH°·ΔS°도 달라질 수 있습니다.

°는 표준 상태를 뜻합니다. 실제 농도에서의 ΔG = ΔG° + RT ln Q와 구분하세요. ΔG°만으로 결합된 분율·실제 평형 농도·시간을 알 수 없습니다. 같은 정의의 이상적 평형에서는 ΔG° = −RT ln K° 관계가 있지만 이 도구는 경쟁 구조를 포함한 평형 분율이나 결합 속도 상수를 계산하지 않습니다.

예를 들어 같은 조건의 duplex ΔG°가 −12와 −9라면 첫 후보의 형성이 모델상 더 유리합니다. 에너지가 더 음수라고 annealing 속도가 비례해 빨라지거나 형광이 높아지는 것은 아닙니다. Duplex 형성과 A/B 각각의 분자 내 hairpin은 반응 정의가 다르므로 숫자를 직접 빼서 경쟁 반응의 승자를 판정하지 않습니다.

ΔH° · 엔탈피 변화

‘참고 · Mg=0’ 블록의 ΔH°는 입력 Mg 효과를 제외한 기존 NN4 모델값입니다. 입력 Mg 조건의 ΔH°로 대체하지 않습니다.

결합 또는 접힘 전후의 엔탈피 차이로, 일정 압력에서의 열 교환과 관련됩니다. 단위는 kcal/mol입니다. 음수는 모델상 구조 형성 시 열을 방출하는 방향을 뜻합니다. 염기 stacking·수소 결합·용매와 이온 등의 순효과를 반영하는 파라미터이므로 수소 결합 개수만 센 값은 아닙니다.

ΔH°가 더 음수라는 이유만으로 최종 결합이 더 강하다고 결론내리지 마세요. ΔS°와 온도를 함께 넣은 ΔG°가 판단의 기준입니다. 길이가 길면 ΔH°의 크기도 커질 수 있어 서로 다른 길이의 값을 염기당 우수성 점수로 사용하지 않습니다.

Mg=0 duplex에서는 ΔCp = 0 근사로 온도를 바꿔도 같은 서열·조건의 ΔH°를 유지합니다. 이는 온도 전 구간에서 실제 엔탈피가 일정하다는 실험적 보장이 아닙니다. Hairpin은 온도별 선택 구조에 따라 달라질 수 있습니다.

ΔS° · 엔트로피 변화

입력 Mg 조건의 ΔS°는 미지원이며, Mg=0으로 따로 계산한 참고 ΔS°를 구분해 제공합니다. Tm 보정은 엔트로피 보정과 동일하지 않습니다.

구조 형성 전후의 전체 엔트로피 차이입니다. 단위는 cal/(mol·K)이며 ΔG°·ΔH°와 1,000배 단위 차이가 있습니다. 가닥의 자유도 감소뿐 아니라 용매·이온 효과를 포함하는 모델값입니다. DNA 구조 형성에서는 흔히 음수이지만 DNA만의 ‘무질서도’와 동일시하지 않습니다.

ΔS°가 음수이면 −TΔS° 항은 양수가 되어 구조 형성에 비용으로 작용하며, 온도가 올라갈수록 그 비용이 커집니다. 더 음수인 ΔS°만을 좋은 결합 지표로 사용하지 마세요. ΔH°와 상쇄되어 최종 ΔG°가 결정됩니다.

단위 계산용 가상 예시: ΔH° = −80 kcal/mol, ΔS° = −220 cal/(mol·K)이면 37°C에서 ΔG° = −11.767 kcal/mol, 65°C에서 −5.607 kcal/mol입니다. 실제 후보의 계산 결과나 정확도 검증 사례가 아니며, H/S가 고정된 경우의 온도 효과만 보여 줍니다.

Tm · melting temperature

Tm · Mg는 입력 Mg/dNTP를 반영한 값이고, 참고 블록의 Tm · Mg=0은 Mg를 제외한 별도 값입니다. 참고 G/H/S와 Mg 보정 Tm을 섞어 하나의 열역학 값 세트로 해석하지 않습니다.

Mg가 있으면 DNA_NN4의 1M 기준 Tm에 Owczarzy2008의 역수 Kelvin 보정을 적용합니다. 단가염·GC·길이와 Mg-dNTP 결합 근사(결합 상수3×10⁴ M⁻¹)를 반영합니다. 실제 적용값에는 계산한 free Mg·보정 분기·계수를 남깁니다. Mg=0의 entropy 보정 모델과 구분하며, 매우 짧은 선택 구간은 탐색적 예측으로 해석하세요. 새 Mg 실측 정확도 검증을 통과한 값이라는 뜻은 아닙니다.

염·농도·반응 정의와 모델에 따른 용융 전이 온도(°C)입니다. Duplex는 입력한 A/B 농도와 자기상보 여부를 반영한 모델의 전이 정의를 사용합니다. 두 농도가 다른 경우의 유효 농도 정의는 ‘이번 계산의 적용값·모델·한계’와 계산 근거 페이지에서 확인할 수 있습니다. 모든 상황에서 전체 가닥의 절반이 결합하는 단일 온도로 해석하지 마세요.

Hairpin은 한 분자 안의 접힘 전이이며 두 가닥 결합과 정의가 다릅니다. Hairpin Tm을 duplex Tm과 동일한 농도 의존성으로 해석하지 않습니다. Hairpin의 ΔG°는 입력한 반응 온도에서 평가하므로 Tm과 같은 온도에서 계산한 값이라는 뜻도 아닙니다.

Tm이 높을수록 해당 모델의 구조가 더 높은 온도까지 유지되는 경향을 비교할 수 있지만, 반응 성공·적정 annealing 온도·실제 결합 속도를 직접 정하지는 않습니다. Duplex Tm은 농도 항을 포함하므로 ΔG° = 0이 되는 온도와 일반적으로 같지 않습니다.

Tm−반응 온도 · 온도 여유

모델 Tm에서 입력한 실제 반응 온도를 뺀 참고값(°C)입니다. 양수는 반응 온도가 Tm보다 낮고, 음수는 더 높다는 뜻입니다. 이 차이 자체에 보편적인 합격선은 없으며 결합률·분자 접근성·속도를 보장하지 않습니다. 구조 미검출·미지원일 때는 숫자를 만들지 않습니다.

온도가 다른 두 결과의 ΔG° 차이를 같은 조건의 결합 우열로 판단하지 마세요. 보관·비교의 ΔΔG는 같은 온도·이온·모델·반응 정의에 한해 후보−기준으로 제공합니다. 음수이면 후보의 해당 duplex 형성이 더 유리한 방향입니다. 가닥 농도가 다르면 Tm 비교에 그 차이가 표시됩니다.