Eiwit Molecuulgewicht Calculator | Gratis MW Tool

Rekenprogramma voor het molecuulgewicht van eiwitten

Een rekenprogramma voor het molecuulgewicht van eiwitten bepaalt de massa van een eiwit aan de hand van de aminozuursequentie. Het resultaat wordt gegeven in dalton (Da), de standaardeenheid voor molecuulmassa. Eén dalton benadert de massa van één waterstofatoom.

Het molecuulgewicht is van belang bij alledaags laboratoriumwerk. Het helpt een onderzoeker bij het kiezen van het gelpercentage voor SDS-PAGE, het selecteren van een kolom voor gelfiltratie en het controleren of een resultaat van massaspectrometrie overeenkomt met het verwachte eiwit. De waarde die het rekenprogramma geeft, is een theoretisch gewicht dat uitsluitend op de sequentie is gebaseerd. Echte eiwitten kunnen zwaarder zijn door chemische toevoegingen die na de opbouw van het eiwit worden aangebracht; deze worden posttranslationele modificaties genoemd. Deze variëren van enkele dalton voor één fosfaatgroep tot tienduizenden dalton voor grote suikerketens.

Hoe het molecuulgewicht van een eiwit wordt berekend

De formule

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

Elk aminozuur in een keten draagt bij met zijn residugewicht, niet met het gewicht van het vrije aminozuur. Wanneer twee aminozuren een peptidebinding vormen, komt daarbij één watermolecuul vrij. Bij residugewichten is dat water al verwijderd, zodat de som van de sequentie automatisch rekening houdt met alle interne peptidebindingen.

Nadat de residuen zijn opgeteld, wordt één watermolecuul (18,010565 Da) weer opgeteld. Dit vertegenwoordigt de twee vrije uiteinden van de keten: een waterstofatoom aan het begin (de N-terminus) en een hydroxylgroep aan het einde (de C-terminus).

Een veelgemaakte fout is om voor elke peptidebinding water af te trekken en daarna afzonderlijk weer een watermolecuul op te tellen. Daarmee wordt het waterverlies tweemaal geteld, omdat de residugewichten hieronder dat water al niet bevatten. De enige waterterm in de berekening is het ene molecuul dat aan het einde wordt opgeteld.

Residugewichten van aminozuren

Dit zijn de monoisotopische residumassa's, in dalton, voor de 20 standaardaminozuren:

Uitgewerkt voorbeeld

Neem de korte keten alanine-glycine-serine, geschreven als AGS.

1. Tel de residugewichten op: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Tel één watermolecuul op voor de twee ketenuiteinden: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Afgerond op twee decimalen is het molecuulgewicht van AGS 233,10 Da.

Voor de twee peptidebindingen in dit tripeptide wordt geen extra water afgetrokken. Dat verlies is al verwerkt in de drie residugewichten die in stap 1 zijn gebruikt.

Een rekenprogramma voor het molecuulgewicht van eiwitten gebruiken

1. Voer een sequentie in met standaard aminozuurcodes van één letter, zoals MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Zowel hoofdletters als kleine letters werken.
2. Het rekenprogramma controleert de sequentie tijdens het typen en markeert elk teken dat geen van de 20 standaardcodes is.
3. Het toont het molecuulgewicht in dalton, de sequentielengte en een uitsplitsing van de aminozuursamenstelling.
4. Resultaten kunnen met één klik worden gekopieerd voor laboratoriumnotitieboeken of rapporten.

Verwijder voordat u een sequentie uit een database zoals UniProt plakt de FASTA-kopregel (de regel die begint met >) en eventuele positienummers uit uitlijningssoftware. De letters X, B, Z en J zijn geen standaard aminozuurcodes en worden geweigerd; vervang ze vóór de berekening door een specifiek aminozuur.

Waarom het molecuulgewicht van eiwitten van belang is

• Gelelektroforese (SDS-PAGE): voor kleine eiwitten onder 20 kDa is een gel met een hoger percentage nodig voor een goede scheiding; voor grote eiwitten boven 100 kDa is een lager percentage nodig.
• Gelfiltratie: het molecuulgewichtsbereik van een eiwit bepaalt welke kolomhars het op de juiste manier kan scheiden.
• Massaspectrometrie: het berekende gewicht wordt vergeleken met het gemeten gewicht om de identiteit te bevestigen of onverwachte veranderingen op te sporen.
• Peptidesynthese: het molecuulgewicht bepaalt de exacte hoeveelheid uitgangsmateriaal die voor elke koppelingsstap nodig is.
• Berekeningen voor buffers en doseringen: voor het omrekenen tussen molariteit en massaconcentratie is het molecuulgewicht nodig.

Beperkingen

Het rekenprogramma geeft een theoretisch gewicht dat uitsluitend op de sequentie is gebaseerd. Het omvat niet:

• Posttranslationele modificaties, zoals de suikerketens die bij glycosylering worden toegevoegd of de fosfaatgroepen die bij fosforylering worden aangebracht. Deze moeten handmatig worden toegevoegd of met massaspectrometrie worden gemeten.
• Disulfidebruggen. Elke binding tussen twee cysteïneresiduen verwijdert twee waterstofatomen, ongeveer 2,02 Da per binding. Het rekenprogramma gaat ervan uit dat alle cysteïnes ongebonden zijn.
• Niet-standaardaminozuren, zoals selenocysteïne of pyrrolysine, en chemisch gemodificeerde residuen zoals hydroxyproline.
• Cofactoren, zoals heemgroepen of metaalionen die aan het eiwit gebonden zijn.

Veelgestelde vragen

Wat is het molecuulgewicht van een eiwit? Het is de totale massa van een eiwit, meestal uitgedrukt in dalton (Da) of kilodalton (kDa), waarbij 1 kDa gelijk is aan 1.000 Da. Het is gelijk aan de som van de aminozuurresidugewichten in de sequentie plus één watermolecuul voor de twee ketenuiteinden.

Waarom telt de formule water op in plaats van het af te trekken? Bij de vorming van een peptidebinding komt een watermolecuul vrij, en bij de som gebruikte residugewichten is dat water al verwijderd. Aan het einde wordt slechts één watermolecuul weer opgeteld om rekening te houden met de vrije waterstof- en hydroxylgroepen aan de twee uiteinden van de voltooide keten.

Hoe nauwkeurig is het berekende gewicht? Voor een eiwit zonder chemische modificaties is de berekening zo nauwkeurig als de gebruikte aminozuurmassa's, doorgaans binnen een fractie van een dalton. Echte eiwitten met modificaties, zoals glycosylering of disulfidebruggen, zullen een ander gewicht hebben dan de berekende waarde.

Kan het rekenprogramma gemodificeerde of niet-standaardaminozuren verwerken? Nee. Het ondersteunt alleen de 20 standaardaminozuren. Selenocysteïne, pyrrolysine en andere gemodificeerde residuen worden niet herkend en moeten handmatig worden gecorrigeerd of met een gespecialiseerd hulpmiddel worden verwerkt.

Hoe zet ik dalton om in kilodalton? Deel door 1.000. Een eiwit van 25.000 Da is 25 kDa. In publicaties worden Da doorgaans gebruikt voor kleine peptiden en kDa voor grotere eiwitten.

Waarom komt het resultaat van mijn gel of massaspectrometrie niet overeen met het berekende gewicht? De meest voorkomende oorzaken zijn posttranslationele modificaties, disulfidebruggen of een eiwit dat na de translatie is verkort tot een kortere rijpe vorm. Een andere oorzaak is een verschil in massatype. Dit rekenprogramma rapporteert de monoisotopische massa, waarbij voor elk atoom het lichtste isotoop wordt gebruikt. Veel andere hulpmiddelen, waaronder ExPASy ProtParam, rapporteren in plaats daarvan de gemiddelde massa. De gemiddelde massa is hoger: minder dan 1 Da voor een kort peptide en tientallen dalton voor een groot eiwit. SDS-PAGE kan ook een band op een misleidende positie tonen bij zeer zure of zeer basische eiwitten en geeft daarom slechts een ruwe schatting van het molecuulgewicht.