タンパク質分子量計算ツール | 無料MW計算器

タンパク質分子量計算機

タンパク質分子量計算機は、アミノ酸配列からタンパク質の質量を求めます。結果は、分子質量の標準単位であるダルトン（Da）で示されます。1ダルトンは、単一の水素原子の質量に近い値です。

分子量は、日常的な実験室作業で重要です。研究者はこれを使ってSDS-PAGEのゲル濃度を選び、ゲルろ過用のカラムを選定し、質量分析の結果が予想されるタンパク質と一致するか確認できます。計算機が示す値は、配列だけに基づく理論上の重量です。実際のタンパク質は、タンパク質が合成された後に生じる化学的付加（翻訳後修飾）によって、より重くなることがあります。これには、単一のリン酸基による数ダルトンの増加から、大きな糖鎖による数万ダルトンの増加まであります。

タンパク質の分子量の計算方法

計算式

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

鎖中の各アミノ酸が寄与するのは、遊離アミノ酸の重量ではなく、残基重量です。2つのアミノ酸がペプチド結合でつながると、反応によって水分子1個が放出されます。残基重量ではこの水がすでに除かれているため、配列の合計によって、内部のすべてのペプチド結合が自動的に考慮されます。

残基を合計した後、水分子1個（18.010565 Da）を戻して加えます。これは鎖の2つの遊離末端、すなわち始端の水素原子（N末端）と終端のヒドロキシ基（C末端）に対応します。

よくある誤りは、各ペプチド結合について水を差し引いた後、別途水分子1個を戻して加えることです。下記の残基重量にはすでに水の損失が反映されているため、これでは水の損失を二重に数えることになります。計算に含まれる水の項は、最後に加える1個分だけです。

アミノ酸残基重量

これは、20種類の標準アミノ酸についての、ダルトン単位のモノアイソトピック残基質量です。

計算例

アラニン-グリシン-セリンからなる短い鎖を、AGSと表記します。

1. 残基重量を加算します：71.03711 + 57.02146 + 87.03203 = 215.0906 Da。
2. 鎖の2つの末端分として、水分子1個を加えます：215.0906 + 18.010565 = 233.101165 Da。
3. 小数点以下2桁に丸めると、AGSの分子量は 233.10 Da です。

このトリペプチドにある2つのペプチド結合について、追加の水を差し引く必要はありません。その損失は、手順1で使用した3つの残基重量にすでに組み込まれています。

タンパク質分子量計算機の使い方

1. MVKMDVYKGSSIGDSMSRSMのように、標準的な1文字アミノ酸コードを使って配列を入力します。大文字と小文字のどちらも使用できます。
2. 計算機は入力中の配列を確認し、20種類の標準コードに含まれない文字を知らせます。
3. 分子量をダルトン単位で表示し、配列長とアミノ酸組成の内訳も示します。
4. 結果は、ワンクリックで実験ノートや報告書にコピーできます。

UniProtなどのデータベースから配列を貼り付ける前に、FASTAヘッダー行（>で始まる行）と、アラインメントソフトウェアによる位置番号を削除してください。X、B、Z、Jは標準的なアミノ酸コードではないため拒否されます。計算前に、特定のアミノ酸へ置き換えてください。

タンパク質の分子量が重要な理由

• ゲル電気泳動（SDS-PAGE）： 20 kDa未満の小さいタンパク質を十分に分離するには、高濃度のゲルが必要です。100 kDaを超える大きなタンパク質には、低濃度のゲルが必要です。
• ゲルろ過： タンパク質の分子量範囲によって、適切に分離できるカラム樹脂が決まります。
• 質量分析： 同定を確認したり予期しない変化を検出したりするため、計算値を測定値と比較します。
• ペプチド合成： 分子量によって、各カップリング工程に必要な出発物質の正確な量が決まります。
• 緩衝液と投与量の計算： モル濃度と質量濃度の換算には分子量が必要です。

制限事項

計算機が示すのは、配列だけに基づく理論上の重量です。次のものは含まれません。

• 翻訳後修飾（糖鎖付加で加わる糖鎖や、リン酸化で加わるリン酸基など）。これらは手動で加えるか、質量分析で測定する必要があります。
• ジスルフィド結合。 二つのシステイン残基間に結合が一つ形成されると、水素原子二個、すなわち結合一つあたり約2.02 Daが失われます。計算機では、すべてのシステインが結合していないものとして扱います。
• 非標準アミノ酸（セレノシステインやピロリシンなど）およびヒドロキシプロリンのような化学修飾残基。
• 補因子（ヘム基やタンパク質に結合した金属イオンなど）。

よくある質問

タンパク質の分子量とは何ですか？ タンパク質の総質量で、通常はダルトン（Da）またはキロダルトン（kDa）で示されます。1 kDaは1,000 Daに相当します。これは、配列中のアミノ酸残基重量の合計に、鎖の2つの末端分として水分子1個を加えた値です。

なぜ式では水を差し引かず、加えるのですか？ ペプチド結合の形成では水分子1個が放出され、合計に使う残基重量からはその水がすでに除かれています。完成した鎖の両端にある遊離水素原子とヒドロキシ基を考慮するため、最後に水分子1個だけを戻して加えます。

計算された重量の精度はどの程度ですか？ 化学修飾のないタンパク質の場合、使用したアミノ酸質量の精度まで正確で、通常は1ダルトン未満の差に収まります。糖鎖付加やジスルフィド結合などの修飾を持つ実際のタンパク質では、計算値とは異なる重量になります。

修飾アミノ酸や非標準アミノ酸を計算機で扱えますか？ いいえ。対応しているのは20種類の標準アミノ酸だけです。セレノシステイン、ピロリシン、その他の修飾残基は認識されないため、手動で補正するか、専用のツールを使う必要があります。

ダルトンをキロダルトンに換算するにはどうすればよいですか？ 1,000で割ります。25,000 Daのタンパク質は25 kDaです。論文では通常、小さいペプチドにはDa、大きいタンパク質にはkDaを使います。

ゲルや質量分析の結果が計算値と一致しないのはなぜですか？ 最も一般的な原因は、翻訳後修飾、ジスルフィド結合、または翻訳後にタンパク質が短い成熟形へ切断されていることです。別の原因として、質量の種類が一致していない場合があります。この計算機が示すのは、各原子の最も軽い同位体を用いるモノアイソトピック質量です。ExPASy ProtParamを含む多くの他のツールは、代わりに平均質量を示します。平均質量はより大きく、短いペプチドでは1 Da未満、大きなタンパク質では数十ダルトン高くなります。また、SDS-PAGEでは、非常に酸性または非常に塩基性のタンパク質が誤解を招く位置にバンドを示すことがあるため、分子量の推定値としては概算にすぎません。