Calcolatore del Peso Molecolare delle Proteine | Strumento MW Gratuito

Calcolatore del peso molecolare delle proteine

Un calcolatore del peso molecolare delle proteine determina la massa di una proteina a partire dalla sua sequenza amminoacidica. Il risultato è espresso in dalton (Da), l’unità standard della massa molecolare. Un dalton è vicino alla massa di un singolo atomo di idrogeno.

Il peso molecolare è importante nel lavoro quotidiano di laboratorio. Aiuta il ricercatore a scegliere le percentuali del gel per la SDS-PAGE, a selezionare una colonna per la filtrazione su gel e a verificare se il risultato della spettrometria di massa corrisponde alla proteina attesa. Il valore fornito dal calcolatore è un peso teorico basato esclusivamente sulla sequenza. Le proteine reali possono pesare di più a causa delle aggiunte chimiche effettuate dopo la sintesi della proteina, chiamate modifiche post-traduzionali. Queste vanno da pochi dalton per un singolo gruppo fosfato a decine di migliaia di dalton per catene glucidiche pesanti.

Come calcolare il peso molecolare di una proteina

La formula

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

Ogni amminoacido della catena contribuisce con il proprio peso del residuo, non con il peso dell’amminoacido libero. Quando due amminoacidi si uniscono mediante un legame peptidico, la reazione rilascia una molecola d’acqua. I pesi dei residui tengono già conto della rimozione di quell’acqua, quindi la somma della sequenza considera automaticamente tutti i legami peptidici interni.

Dopo aver sommato i residui, si aggiunge una molecola d’acqua (18,010565 Da). Questa rappresenta le due estremità libere della catena: un atomo di idrogeno all’inizio (l’N-terminale) e un gruppo ossidrilico alla fine (il C-terminale).

Un errore comune consiste nel sottrarre l’acqua per ogni legame peptidico e poi aggiungere separatamente una molecola d’acqua. In questo modo si conta due volte la perdita d’acqua, perché i pesi dei residui riportati di seguito la escludono già. Nell’intero calcolo compare una sola quantità d’acqua, aggiunta alla fine.

Pesi dei residui degli amminoacidi

Queste sono le masse monoisotopiche dei residui, espresse in dalton, per i 20 amminoacidi standard:

Esempio svolto

Si consideri la breve catena Alanina-Glicina-Serina, scritta come AGS.

1. Sommare i pesi dei residui: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Aggiungere una molecola d’acqua per le due estremità della catena: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Arrotondato a due cifre decimali, il peso molecolare di AGS è 233,10 Da.

Non si sottrae altra acqua per i due legami peptidici di questo tripeptide. Tale perdita è già inclusa nei tre pesi dei residui usati nel passaggio 1.

Come utilizzare il calcolatore del peso molecolare delle proteine

1. Inserire una sequenza usando i codici standard a una lettera degli amminoacidi, ad esempio MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Sono accettate sia le lettere maiuscole sia quelle minuscole.
2. Il calcolatore controlla la sequenza durante l’inserimento e segnala ogni carattere che non corrisponde a uno dei 20 codici standard.
3. Mostra il peso molecolare in dalton, la lunghezza della sequenza e una suddivisione della composizione amminoacidica.
4. I risultati possono essere copiati con un clic per i quaderni di laboratorio o le relazioni.

Prima di incollare una sequenza proveniente da un database come UniProt, rimuovere la riga di intestazione FASTA (la riga che inizia con >) e gli eventuali numeri di posizione generati dai software di allineamento. Le lettere X, B, Z e J non sono codici standard degli amminoacidi e verranno rifiutate; sostituirle con un amminoacido specifico prima di eseguire il calcolo.

Perché il peso molecolare delle proteine è importante

• Elettroforesi su gel (SDS-PAGE): per separare bene le proteine piccole, inferiori a 20 kDa, serve un gel a percentuale più alta; per quelle grandi, superiori a 100 kDa, serve una percentuale più bassa.
• Filtrazione su gel: l’intervallo di peso molecolare di una proteina determina quale resina per colonne separerà correttamente la proteina.
• Spettrometria di massa: il peso calcolato viene confrontato con quello misurato per confermare l’identità o rilevare cambiamenti inattesi.
• Sintesi peptidica: il peso molecolare stabilisce la quantità esatta di materiale di partenza necessaria per ogni fase di accoppiamento.
• Calcoli di tamponi e dosi: per convertire tra molarità e concentrazione in massa è necessario conoscere il peso molecolare.

Limitazioni

Il calcolatore fornisce un peso teorico basato esclusivamente sulla sequenza. Non include:

• Modifiche post-traduzionali, come le catene glucidiche aggiunte durante la glicosilazione o i gruppi fosfato aggiunti durante la fosforilazione. Queste devono essere aggiunte manualmente o misurate con la spettrometria di massa.
• Legami disolfuro. Ogni legame tra due residui di cisteina rimuove due atomi di idrogeno, circa 2,02 Da per legame. Il calcolatore presuppone che tutte le cisteine siano prive di legami disolfuro.
• Amminoacidi non standard, come la selenocisteina o la pirrolisina, e residui modificati chimicamente, come l’idrossiprolina.
• Cofattori, come i gruppi eme o gli ioni metallici legati alla proteina.

Domande frequenti

Che cos’è il peso molecolare di una proteina? È la massa totale di una proteina, generalmente espressa in dalton (Da) o kilodalton (kDa), dove 1 kDa equivale a 1.000 Da. Corrisponde alla somma dei pesi dei residui amminoacidici della sequenza più una molecola d’acqua per le due estremità della catena.

Perché la formula aggiunge acqua invece di sottrarla? La formazione di un legame peptidico rilascia una molecola d’acqua e i pesi dei residui usati nella somma tengono già conto della sua rimozione. Alla fine si aggiunge una sola molecola d’acqua per tenere conto dei gruppi idrogeno e ossidrilico liberi alle due estremità della catena completa.

Quanto è accurato il peso calcolato? Per una proteina priva di modifiche chimiche, il calcolo è accurato quanto la precisione delle masse degli amminoacidi utilizzate, generalmente entro una frazione di dalton. Le proteine reali con modifiche, come la glicosilazione o i legami disolfuro, avranno una massa diversa dal valore calcolato.

Il calcolatore gestisce amminoacidi modificati o non standard? No. Supporta solo i 20 amminoacidi standard. La selenocisteina, la pirrolisina e gli altri residui modificati non vengono riconosciuti e devono essere gestiti con una correzione manuale o uno strumento specializzato.

Come si convertono i dalton in kilodalton? Dividere per 1.000. Una proteina di 25.000 Da corrisponde a 25 kDa. Negli articoli scientifici si usa comunemente Da per i peptidi piccoli e kDa per le proteine più grandi.

Perché il risultato del gel o della spettrometria di massa non corrisponde al peso calcolato? Le cause più comuni sono le modifiche post-traduzionali, i legami disolfuro o una proteina che, dopo la traduzione, è stata ridotta a una forma matura più corta. Un’altra causa è una differenza nel tipo di massa. Questo calcolatore riporta la massa monoisotopica, che utilizza l’isotopo più leggero di ciascun atomo. Molti altri strumenti, tra cui ExPASy ProtParam, riportano invece la massa media. La massa media è maggiore: inferiore a 1 Da per un peptide corto e di decine di dalton per una proteina grande. Anche la SDS-PAGE può mostrare una banda in una posizione fuorviante per le proteine molto acide o molto basiche, quindi fornisce solo una stima approssimativa del peso molecolare.