Protein Molekylvægt Beregner | Gratis MW Værktøj

Beregner for proteiners molekylvægt

En beregner for proteiners molekylvægt finder massen af et protein ud fra dets aminosyresekvens. Resultatet angives i dalton (Da), standardenheden for molekylmasse. Én dalton ligger tæt på massen af ét brintatom.

Molekylvægt har betydning i det daglige laboratoriearbejde. Den hjælper en forsker med at vælge gelprocent til SDS-PAGE, vælge en søjle til gelfiltrering og kontrollere, om et massespektrometriresultat passer til det forventede protein. Den værdi, beregneren giver, er en teoretisk vægt, der kun bygger på sekvensen. Virkelige proteiner kan veje mere på grund af kemiske tilføjelser, der sker, efter proteinet er bygget, kaldet posttranslationelle modifikationer. De spænder fra omkring 80 Da for en enkelt fosfatgruppe til titusindvis af dalton for tunge sukkerkæder.

Sådan beregnes et proteins molekylvægt

Formlen

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

Hver aminosyre i en kæde bidrager med sin residuvægt, ikke vægten af den frie aminosyre. Når to aminosyrer forbindes med en peptidbinding, frigives ét vandmolekyle. Residuvægtene har allerede fået dette vand fjernet, så summen af sekvensen automatisk tager højde for alle de interne peptidbindinger.

Når residuvægtene er lagt sammen, lægges ét vandmolekyle (18,010565 Da, to brint-1-atomer plus ét ilt-16-atom) til igen. Det dækker kædens to frie ender: et brintatom i starten (N-terminalen) og en hydroxylgruppe i enden (C-terminalen).

En almindelig fejl er at trække vand fra for hver peptidbinding og derefter lægge et vandmolekyle til igen separat. Det medregner vandtabet to gange, fordi residuvægtene nedenfor allerede udelukker det. Det eneste vandled i beregningen er det ene, der lægges til sidst.

Aminosyrernes residuvægte

Det er de monoisotopiske residumasser udgivet af Expasy, i dalton, for de 20 standardaminosyrer:

Regneeksempel

Betragt den korte kæde alanin-glycin-serin, skrevet som AGS.

1. Læg residuvægtene sammen: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Læg ét vandmolekyle til for kædens to ender: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Afrundet til to decimaler er AGS' molekylvægt 233,10 Da.

Der trækkes ikke yderligere vand fra for de to peptidbindinger i dette tripeptid. Dette tab er allerede indregnet i de tre residuvægte, der bruges i trin 1.

Sådan bruges beregneren for proteiners molekylvægt

1. Indtast en sekvens med standardkoder med ét bogstav for aminosyrer, f.eks. MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Både store og små bogstaver fungerer.
2. Beregneren kontrollerer sekvensen, mens den indtastes, og markerer alle tegn, der ikke er en af de 20 standardkoder.
3. Den viser molekylvægten i dalton, sekvensens længde og en opdeling af aminosyresammensætningen.
4. Resultaterne kan kopieres med ét klik til laboratoriejournaler eller rapporter.

Før en sekvens indsættes fra en database som UniProt, skal FASTA-headerlinjen fjernes (den linje, der begynder med >), samt eventuelle positionsnumre fra alignmentsoftware. Bogstaverne X, B, Z og J er ikke standardkoder for aminosyrer og vil blive afvist; erstat dem med en specifik aminosyre før beregningen.

Hvorfor proteiners molekylvægt har betydning

• Gelelektroforese (SDS-PAGE): små proteiner under 20 kDa kræver en gel med højere procent for at blive adskilt godt; store proteiner over 100 kDa kræver en lavere procent.
• Geleksklusionskromatografi: Et proteins molekylvægtområde bestemmer, hvilken harpiks i kolonnen der kan separere det korrekt.
• Massespektrometri: Den beregnede vægt sammenlignes med den målte vægt for at bekræfte identiteten eller opdage uventede ændringer.
• Peptidsyntese: Molekylvægten fastlægger den nøjagtige mængde udgangsmateriale, der kræves til hvert koblingstrin.
• Beregning af buffere og doser: Omregning mellem molaritet og massekoncentration kræver molekylvægten.

Begrænsninger

Beregneren giver en teoretisk vægt, der kun er baseret på sekvensen. Den omfatter ikke:

• Posttranslationelle modifikationer, f.eks. sukkerkæder, der tilføjes ved glykosylering, eller fosfatgrupper, der tilføjes ved fosforylering. Disse skal tilføjes manuelt eller måles med massespektrometri.
• Disulfidbindinger. Hver binding mellem to cysteinresiduer fjerner to brintatomer, cirka 2,02 Da pr. binding. Beregneren antager, at alle cysteiner er ubundne.
• Ikke-standardaminosyrer, f.eks. selenocystein eller pyrrolysin, samt kemisk modificerede residuer som hydroxyprolin.
• Cofaktorer, f.eks. hæmgrupper eller metalioner bundet til proteinet.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er et proteins molekylvægt? Det er et proteins samlede masse, som normalt angives i dalton (Da) eller kilodalton (kDa), hvor 1 kDa er lig med 1.000 Da. Den er lig med summen af aminosyrernes residuvægte i sekvensen plus ét vandmolekyle for kædens to ender.

Hvorfor lægger formlen vand til i stedet for at trække det fra? Dannelsen af en peptidbinding frigiver et vandmolekyle, og de residuvægte, der bruges i summen, har allerede fået dette vand fjernet. Ét vandmolekyle lægges kun til igen til sidst for at tage højde for de frie brint- og hydroxylgrupper ved den færdige kædes to ender.

Hvor nøjagtig er den beregnede vægt? For et protein uden kemiske modifikationer er beregningen nøjagtig inden for præcisionen af de anvendte aminosyremasser, typisk inden for en brøkdel af en dalton. Virkelige proteiner med modifikationer som glykosylering eller disulfidbindinger vil have en anden vægt end den beregnede værdi.

Kan beregneren håndtere modificerede eller ikke-standardiserede aminosyrer? Nej. Den understøtter kun de 20 standardaminosyrer. Selenocystein, pyrrolysin og andre modificerede residuer genkendes ikke og skal håndteres med en manuel korrektion eller et specialiseret værktøj.

Hvordan omregner jeg dalton til kilodalton? Divider med 1.000. Et protein på 25.000 Da er 25 kDa. I artikler bruges Da almindeligvis for små peptider og kDa for større proteiner.

Hvorfor stemmer mit gel- eller massespektrometriresultat ikke med den beregnede vægt? De hyppigste årsager er posttranslationelle modifikationer, disulfidbindinger eller et protein, der er skåret ned til en kortere moden form efter translationen. SDS-PAGE kan også vise et bånd på en misvisende position for meget sure eller meget basiske proteiner, så metoden giver kun et groft skøn over molekylvægten.

Referencer

1. National Institute of Standards and Technology. Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements. NISTs atomvægte og isotopsammensætninger — relative atommasser for brint-1 (1,00782503223) og ilt-16 (15,99491461957), som tilsammen giver 18,010565 Da for vand.
2. SIB Swiss Institute of Bioinformatics, Expasy. FindMod: amino acid and modification masses. Expasy FindMod-masser — monoisotopiske residumasser for de 20 standardaminosyrer; fosforylering tilføjer 79,9663 Da.