Kalkulačka molekulové hmotnosti proteinů | Bezplatný nástroj pro MW

Kalkulačka molekulové hmotnosti bílkovin

Kalkulačka molekulové hmotnosti bílkovin určuje hmotnost bílkoviny z její aminokyselinové sekvence. Výsledek se uvádí v daltonech (Da), standardní jednotce molekulové hmotnosti. Jeden dalton se blíží hmotnosti jediného atomu vodíku.

Molekulová hmotnost je důležitá při každodenní laboratorní práci. Pomáhá výzkumníkovi zvolit procento gelu pro SDS-PAGE, vybrat kolonu pro gelovou filtraci a ověřit, zda výsledek hmotnostní spektrometrie odpovídá očekávané bílkovině. Hodnota vypočtená kalkulačkou je teoretická hmotnost založená pouze na sekvenci. Skutečné bílkoviny mohou vážit více kvůli chemickým přídavkům vznikajícím po syntéze bílkoviny, které se označují jako posttranslační modifikace. Ty sahají od několika daltonů u jediné fosfátové skupiny až po desítky tisíc daltonů u rozsáhlých sacharidových řetězců.

Jak vypočítat molekulovou hmotnost bílkoviny

Vzorec

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

Každá aminokyselina v řetězci přispívá svou hmotností zbytku, nikoli hmotností volné aminokyseliny. Když se dvě aminokyseliny spojí peptidovou vazbou, při reakci se uvolní jedna molekula vody. Hmotnosti zbytků již tuto vodu nezahrnují, takže součet sekvence automaticky zohledňuje všechny vnitřní peptidové vazby.

Po sečtení zbytků se přidá zpět jedna molekula vody (18,010565 Da). Tím se zohlední oba volné konce řetězce: atom vodíku na začátku (N-konec) a hydroxylová skupina na konci (C-konec).

Častou chybou je odečíst vodu za každou peptidovou vazbu a poté samostatně znovu přičíst molekulu vody. Tím se ztráta vody započítá dvakrát, protože níže uvedené hmotnosti zbytků ji již nezahrnují. Jediným členem pro vodu ve výpočtu je molekula přičtená na konci.

Hmotnosti aminokyselinových zbytků

Jedná se o monoisotopické hmotnosti zbytků ve daltonech pro 20 standardních aminokyselin:

Příklad výpočtu

Vezměme krátký řetězec alanin-glycin-serin, zapisovaný jako AGS.

1. Sečtěte hmotnosti zbytků: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Přičtěte jednu molekulu vody pro oba konce řetězce: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Po zaokrouhlení na dvě desetinná místa je molekulová hmotnost AGS 233,10 Da.

U dvou peptidových vazeb v tomto tripeptidu se neodečítá žádná další voda. Tato ztráta je již zahrnuta ve třech hmotnostech zbytků použitých v kroku 1.

Jak používat kalkulačku molekulové hmotnosti bílkovin

1. Zadejte sekvenci pomocí standardních jednopísmenných kódů aminokyselin, například MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Fungují velká i malá písmena.
2. Kalkulačka kontroluje sekvenci během zadávání a označí každý znak, který není jedním z 20 standardních kódů.
3. Zobrazí molekulovou hmotnost v daltonech, délku sekvence a rozpis složení aminokyselin.
4. Výsledky lze jedním kliknutím zkopírovat do laboratorních zápisníků nebo zpráv.

Před vložením sekvence z databáze, například UniProt, odstraňte řádek záhlaví FASTA (řádek začínající znakem >) a všechna poziční čísla z programu pro zarovnání. Písmena X, B, Z a J nejsou standardními kódy aminokyselin a budou odmítnuta; před výpočtem je nahraďte konkrétní aminokyselinou.

Proč je molekulová hmotnost bílkovin důležitá

• Gelová elektroforéza (SDS-PAGE): malé bílkoviny pod 20 kDa vyžadují pro dobré rozlišení gel s vyšším procentem; velké bílkoviny nad 100 kDa vyžadují nižší procento.
• Gelová filtrace: Rozsah molekulové hmotnosti bílkoviny určuje, která kolonová náplň ji správně rozdělí.
• Hmotnostní spektrometrie: Vypočtená hmotnost se porovnává s naměřenou hmotností za účelem potvrzení identity nebo odhalení neočekávaných změn.
• Syntéza peptidů: Molekulová hmotnost určuje přesné množství výchozí látky potřebné pro každý krok vazby.
• Výpočty pufrů a dávek: Převod mezi molaritou a hmotnostní koncentrací vyžaduje molekulovou hmotnost.

Omezení

Kalkulačka poskytuje teoretickou hmotnost založenou pouze na sekvenci. Nezahrnuje:

• Posttranslační modifikace, například sacharidové řetězce přidané při glykosylaci nebo fosfátové skupiny přidané při fosforylaci. Ty je nutné přičíst ručně nebo změřit hmotnostní spektrometrií.
• Disulfidové vazby. Každá vazba mezi dvěma cysteinovými zbytky odstraňuje dva atomy vodíku, přibližně 2,02 Da na jednu vazbu. Kalkulačka předpokládá, že všechny cysteiny jsou bez vazeb.
• Nestandardní aminokyseliny, například selenocystein nebo pyrrolysin, a chemicky modifikované zbytky, jako je hydroxyprolin.
• Kofaktory, například hemové skupiny nebo ionty kovů vázané na bílkovinu.

Často kladené otázky

Co je molekulová hmotnost bílkoviny? Je to celková hmotnost bílkoviny, obvykle uváděná v daltonech (Da) nebo kilodaltonech (kDa), přičemž 1 kDa se rovná 1 000 Da. Rovná se součtu hmotností aminokyselinových zbytků v sekvenci plus jedné molekuly vody pro oba konce řetězce.

Proč vzorec vodu přičítá, místo aby ji odečítal? Při vzniku peptidové vazby se uvolní molekula vody a hmotnosti zbytků použité v součtu již tuto vodu nezahrnují. Jedna molekula vody se na konci přičítá zpět pouze proto, aby zohlednila volné vodíkové a hydroxylové skupiny na obou koncích dokončeného řetězce.

Jak přesná je vypočtená hmotnost? U bílkoviny bez chemických modifikací je výpočet přesný na úroveň přesnosti použitých hmotností aminokyselin, obvykle s odchylkou menší než jeden dalton. Skutečné bílkoviny s modifikacemi, například glykosylací nebo disulfidovými vazbami, budou mít jinou hmotnost než vypočtená hodnota.

Dokáže kalkulačka pracovat s modifikovanými nebo nestandardními aminokyselinami? Ne. Podporuje pouze 20 standardních aminokyselin. Selenocystein, pyrrolysin a další modifikované zbytky nejsou rozpoznány a je nutné je zohlednit ruční opravou nebo specializovaným nástrojem.

Jak převedu daltony na kilodaltony? Vydělte hodnotu číslem 1 000. Bílkovina o hmotnosti 25 000 Da má 25 kDa. V odborných článcích se Da běžně používají pro malé peptidy a kDa pro větší bílkoviny.

Proč výsledek gelu nebo hmotnostní spektrometrie neodpovídá vypočtené hmotnosti? Nejčastějšími příčinami jsou posttranslační modifikace, disulfidové vazby nebo bílkovina, která byla po translaci zkrácena na kratší zralou formu. Další příčinou může být nesoulad typu hmotnosti. Tato kalkulačka uvádí monoisotopickou hmotnost, která používá nejlehčí izotop každého atomu. Mnoho jiných nástrojů, včetně ExPASy ProtParam, uvádí průměrnou hmotnost. Průměrná hmotnost je vyšší: u krátkého peptidu o méně než 1 Da a u velké bílkoviny o desítky daltonů. SDS-PAGE může také u velmi kyselých nebo velmi zásaditých bílkovin zobrazit proužek na zavádějící pozici, takže jde pouze o hrubý odhad molekulové hmotnosti.