Калкулатор за молекулно тегло на протеини | Безплатен MW инструмент

Калкулатор за молекулна маса на протеин

Калкулаторът за молекулна маса на протеин определя масата на протеин по неговата аминокиселинна последователност. Резултатът се дава в далтони (Da), стандартната единица за молекулна маса. Един далтон е близък до масата на един атом водород.

Молекулната маса има значение в ежедневната лабораторна работа. Тя помага на изследователя да избере процентното съдържание на гела за SDS-PAGE, да подбере колона за гел-филтрация и да провери дали резултатът от масспектрометрията съответства на очаквания протеин. Стойността, която дава калкулаторът, е теоретична маса, основана само на последователността. Реалните протеини могат да тежат повече поради химични добавки, образувани след синтеза на протеина, наричани посттранслационни модификации. Те варират от няколко далтона за една фосфатна група до десетки хиляди далтони за дълги захарни вериги.

Как се изчислява молекулната маса на протеин

Формулата

$MW_{protein} = \sum_{i=1}^{n} MW_{residue_i} + MW_{water}$

Всяка аминокиселина във веригата допринася със своята маса на остатъка, а не с масата на свободната аминокиселина. Когато две аминокиселини се свържат с пептидна връзка, реакцията освобождава една водна молекула. Масите на остатъците вече са изчислени с изваждане на тази вода, така че сумата за последователността автоматично отчита всички вътрешни пептидни връзки.

След сумирането на остатъците се добавя обратно една водна молекула (18,010565 Da). Тя отчита двата свободни края на веригата: водороден атом в началото (N-края) и хидроксилна група в края (C-края).

Честа грешка е водата да се изважда за всяка пептидна връзка и след това отделно да се добавя обратно една водна молекула. Така загубата на вода се отчита два пъти, защото посочените по-долу маси на остатъците вече не включват тази вода. Единственият воден компонент в изчислението е еднократно добавената накрая вода.

Маси на аминокиселинните остатъци

Това са моноизотопните маси на остатъците в далтони за 20 стандартни аминокиселини:

Пример с решение

Да разгледаме късата верига аланин-глицин-серин, изписана като AGS.

1. Съберете масите на остатъците: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Добавете една водна молекула за двата края на веригата: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Закръглена до втория знак след десетичната запетая, молекулната маса на AGS е 233,10 Da.

Не се изважда допълнително вода за двете пептидни връзки в този трипептид. Тази загуба вече е включена в трите маси на остатъците, използвани в стъпка 1.

Как се използва калкулаторът за молекулна маса на протеин

1. Въведете последователност, като използвате стандартните еднобуквени кодове на аминокиселините, например MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Работят както главни, така и малки букви.
2. Калкулаторът проверява последователността при въвеждането ѝ и маркира всеки знак, който не е един от 20 стандартни кодове.
3. Той показва молекулната маса в далтони, дължината на последователността и разбивка на аминокиселинния състав.
4. Резултатите могат да се копират с едно щракване за лабораторни тетрадки или отчети.

Преди да поставите последователност от база данни като UniProt, премахнете заглавния ред във FASTA формата (реда, започващ с >) и всички номера на позициите от софтуера за подравняване. Буквите X, B, Z и J не са стандартни кодове на аминокиселини и ще бъдат отхвърлени; заменете ги с конкретна аминокиселина, преди да извършите изчислението.

Защо молекулната маса на протеин има значение

• Гел-електрофореза (SDS-PAGE): малките протеини под 20 kDa се нуждаят от гел с по-висок процент за добро разделяне; големите протеини над 100 kDa се нуждаят от по-нисък процент.
• Гел-филтрация: диапазонът на молекулната маса на протеина определя коя колонна смола ще го раздели правилно.
• Масспектрометрия: изчислената маса се сравнява с измерената маса, за да се потвърди идентичността или да се открият неочаквани промени.
• Пептиден синтез: молекулната маса определя точното количество изходен материал, необходимо за всяка стъпка на свързване.
• Изчисления на буфери и дози: за преобразуване между моларност и масова концентрация е необходима молекулната маса.

Ограничения

Калкулаторът дава теоретична маса, основана само на последователността. Той не включва:

• Посттранслационни модификации, например захарните вериги, добавени при гликозилиране, или фосфатните групи, добавени при фосфорилиране. Те трябва да се добавят ръчно или да се измерят с масспектрометрия.
• Дисулфидни връзки. Всяка връзка между два цистеинови остатъка премахва два водородни атома, приблизително 2,02 Da на връзка. Калкулаторът приема, че всички цистеини са несвързани.
• Нестандартни аминокиселини, например селеноцистеин или пиролизин, както и химично модифицирани остатъци като хидроксипролин.
• Кофактори, например хемови групи или метални йони, свързани с протеина.

Често задавани въпроси

Какво представлява молекулната маса на протеин? Това е общата маса на протеин, обикновено изразена в далтони (Da) или килодалтони (kDa), като 1 kDa се равнява на 1 000 Da. Тя е равна на сумата от масите на аминокиселинните остатъци в последователността плюс една водна молекула за двата края на веригата.

Защо формулата добавя вода, вместо да я изважда? Образуването на пептидна връзка освобождава една водна молекула, а използваните в сумата маси на остатъците вече са изчислени с изваждане на тази вода. В края се добавя обратно само една водна молекула, за да се отчетат свободните водородна и хидроксилна група в двата края на завършената верига.

Колко точно е изчислената маса? За протеин без химични модификации изчислението е точно до прецизността на използваните маси на аминокиселините, обикновено в рамките на част от един далтон. Реалните протеини с модификации, като гликозилиране или дисулфидни връзки, ще имат различна маса от изчислената стойност.

Може ли калкулаторът да обработва модифицирани или нестандартни аминокиселини? Не. Той поддържа само 20 стандартни аминокиселини. Селеноцистеинът, пиролизинът и другите модифицирани остатъци не се разпознават и трябва да бъдат обработени чрез ръчна корекция или специализиран инструмент.

Как се преобразуват далтони в килодалтони? Разделете на 1 000. Протеин с маса 25 000 Da е 25 kDa. В научните статии обикновено се използват Da за малки пептиди и kDa за по-големи протеини.

Защо резултатът от гела или масспектрометрията не съвпада с изчислената маса? Най-честите причини са посттранслационни модификации, дисулфидни връзки или протеин, който след транслацията е бил скъсен до по-къса зряла форма. Друга причина е несъответствие между типовете маса. Този калкулатор отчита моноизотопната маса, която използва най-лекия изотоп на всеки атом. Много други инструменти, включително ExPASy ProtParam, отчитат средната маса. Средната маса е по-висока: с по-малко от 1 Da при къс пептид и с десетки далтони при голям протеин. SDS-PAGE също може да покаже ивица на подвеждаща позиция при много киселинни или много основни протеини, така че това е само приблизителна оценка на молекулната маса.