Calculadora de Pes Molecular de Proteïnes | Eina Gratuïta de PM

Calculadora del pes molecular de les proteïnes

Una calculadora del pes molecular de les proteïnes determina la massa d’una proteïna a partir de la seva seqüència d’aminoàcids. El resultat s’expressa en daltons (Da), la unitat estàndard de la massa molecular. Un dalton és proper a la massa d’un sol àtom d’hidrogen.

El pes molecular és important en el treball quotidià de laboratori. Ajuda els investigadors a triar els percentatges de gel per a la SDS-PAGE, seleccionar una columna per a la filtració en gel i comprovar si el resultat de l’espectrometria de masses coincideix amb el de la proteïna esperada. El valor que proporciona la calculadora és un pes teòric basat únicament en la seqüència. Les proteïnes reals poden pesar més a causa de les addicions químiques que es produeixen després de la síntesi de la proteïna, anomenades modificacions posttraduccionals. Aquestes poden anar des d’uns quants daltons per a un sol grup fosfat fins a desenes de milers de daltons per a cadenes de sucres grans.

Com calcular el pes molecular d’una proteïna

La fórmula

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

Cada aminoàcid d’una cadena contribueix amb el seu pes residual, no pas amb el pes de l’aminoàcid lliure. Quan dos aminoàcids s’uneixen mitjançant un enllaç peptídic, la reacció allibera una molècula d’aigua. Els pesos dels residus ja tenen aquesta aigua descomptada, de manera que la suma de la seqüència té en compte automàticament tots els enllaços peptídics interns.

Després de sumar els residus, es torna a afegir una molècula d’aigua (18,010565 Da). Això cobreix els dos extrems lliures de la cadena: un àtom d’hidrogen a l’inici (l’extrem N-terminal) i un grup hidroxil al final (l’extrem C-terminal).

Un error habitual és restar aigua per a cada enllaç peptídic i després tornar a afegir una molècula d’aigua per separat. Això compta dues vegades la pèrdua d’aigua, perquè els pesos dels residus que apareixen a continuació ja l’exclouen. L’únic terme d’aigua del càlcul és el que s’afegeix al final.

Pesos dels residus d’aminoàcids

Aquestes són les masses monoisotòpiques dels residus, en daltons, per als 20 aminoàcids estàndard:

Exemple resolt

Preneu la cadena curta Alanina-Glicina-Serina, escrita com a AGS.

1. Sumen els pesos dels residus: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Afegiu una molècula d’aigua per als dos extrems de la cadena: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Arrodonit a dues xifres decimals, el pes molecular d’AGS és de 233,10 Da.

No es resta aigua addicional pels dos enllaços peptídics d’aquest tripèptid. Aquesta pèrdua ja està incorporada als tres pesos dels residus utilitzats en el pas 1.

Com utilitzar la calculadora del pes molecular de les proteïnes

1. Introduïu una seqüència mitjançant els codis d’una sola lletra dels aminoàcids estàndard, com ara MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Tant les majúscules com les minúscules funcionen.
2. La calculadora comprova la seqüència a mesura que s’escriu i assenyala qualsevol caràcter que no sigui un dels 20 codis estàndard.
3. Mostra el pes molecular en daltons, la longitud de la seqüència i un desglossament de la composició d’aminoàcids.
4. Els resultats es poden copiar amb un sol clic per als quaderns de laboratori o els informes.

Abans d’enganxar una seqüència d’una base de dades com UniProt, elimineu la línia de capçalera FASTA (la línia que comença amb >) i qualsevol número de posició procedent del programari d’alineament. Les lletres X, B, Z i J no són codis d’aminoàcids estàndard i es rebutjaran; substituïu-les per un aminoàcid específic abans de fer el càlcul.

Per què és important el pes molecular de les proteïnes

• Electroforesi en gel (SDS-PAGE): les proteïnes petites, de menys de 20 kDa, necessiten un gel amb un percentatge més alt per separar-se bé; les proteïnes grans, de més de 100 kDa, necessiten un percentatge més baix.
• Filtració en gel: l’interval de pesos moleculars d’una proteïna determina quina resina de columna la separarà adequadament.
• Espectrometria de masses: el pes calculat es compara amb el pes mesurat per confirmar la identitat o detectar canvis inesperats.
• Síntesi de pèptids: el pes molecular determina la quantitat exacta de material de partida necessària per a cada etapa d’acoblament.
• Càlculs de tampons i dosis: per convertir entre la molaritat i la concentració màssica cal conèixer el pes molecular.

Limitacions

La calculadora proporciona un pes teòric basat únicament en la seqüència. No inclou:

• Modificacions posttraduccionals, com les cadenes de sucres afegides durant la glicosilació o els grups fosfat afegits durant la fosforilació. Cal afegir-les manualment o mesurar-les mitjançant espectrometria de masses.
• Enllaços disulfur. Cada enllaç entre dos residus de cisteïna elimina dos àtoms d’hidrogen, aproximadament 2,02 Da per enllaç. La calculadora assumeix que totes les cisteïnes no estan enllaçades.
• Aminoàcids no estàndard, com la selenocisteïna o la pirrolisina, i residus modificats químicament com la hidroxiprolina.
• Cofactors, com els grups hemo o els ions metàl·lics units a la proteïna.

Preguntes més freqüents

Què és el pes molecular d’una proteïna? És la massa total d’una proteïna, que normalment s’expressa en daltons (Da) o quilodaltons (kDa), on 1 kDa equival a 1.000 Da. És igual a la suma dels pesos dels residus d’aminoàcids de la seqüència més una molècula d’aigua per als dos extrems de la cadena.

Per què la fórmula suma aigua en lloc de restar-ne? La formació d’un enllaç peptídic allibera una molècula d’aigua, i els pesos dels residus utilitzats en la suma ja tenen aquesta aigua descomptada. Només es torna a afegir una molècula d’aigua al final per tenir en compte els grups hidrogen i hidroxil lliures dels dos extrems de la cadena acabada.

Quina precisió té el pes calculat? En una proteïna sense modificacions químiques, el càlcul té la precisió de les masses dels aminoàcids utilitzades, normalment dins d’una fracció de dalton. Les proteïnes reals amb modificacions, com la glicosilació o els enllaços disulfur, tindran una massa diferent del valor calculat.

La calculadora pot gestionar aminoàcids modificats o no estàndard? No. Només admet els 20 aminoàcids estàndard. La selenocisteïna, la pirrolisina i altres residus modificats no es reconeixen i s’han de gestionar amb una correcció manual o una eina especialitzada.

Com converteixo daltons en quilodaltons? Dividiu per 1.000. Una proteïna de 25.000 Da equival a 25 kDa. En els articles científics s’utilitza habitualment Da per als pèptids petits i kDa per a les proteïnes més grans.

Per què el resultat del meu gel o de l’espectrometria de masses no coincideix amb el pes calculat? Les causes més habituals són les modificacions posttraduccionals, els enllaços disulfur o una proteïna que ha estat escurçada fins a una forma madura més curta després de la traducció. Una altra causa és una discrepància en el tipus de massa. Aquesta calculadora informa de la massa monoisotòpica, que utilitza l’isòtop més lleuger de cada àtom. Moltes altres eines, inclòs ExPASy ProtParam, informen de la massa mitjana. La massa mitjana és més alta: inferior a 1 Da en el cas d’un pèptid curt, i de desenes de daltons en el cas d’una proteïna gran. La SDS-PAGE també pot mostrar una banda en una posició enganyosa en el cas de proteïnes molt àcides o molt bàsiques, de manera que només proporciona una estimació aproximada del pes molecular.