Kalkulator Masy Cząsteczkowej Białka | Darmowe Narzędzie MW

Kalkulator masy cząsteczkowej białka

Kalkulator masy cząsteczkowej białka oblicza jego masę na podstawie sekwencji aminokwasów. Wynik podaje się w daltonach (Da), standardowej jednostce masy cząsteczkowej. Jeden dalton jest zbliżony do masy pojedynczego atomu wodoru.

Masa cząsteczkowa ma znaczenie w codziennej pracy laboratoryjnej. Pomaga badaczowi dobrać stężenie żelu do elektroforezy SDS-PAGE, wybrać kolumnę do filtracji żelowej oraz sprawdzić, czy wynik spektrometrii mas odpowiada oczekiwanemu białku. Wartość podawana przez kalkulator jest masą teoretyczną, opartą wyłącznie na sekwencji. Rzeczywiste białka mogą ważyć więcej z powodu modyfikacji chemicznych powstających po syntezie białka, zwanych modyfikacjami potranslacyjnymi. Obejmują one zakres od kilku daltonów w przypadku pojedynczej grupy fosforanowej do dziesiątek tysięcy daltonów w przypadku rozbudowanych łańcuchów cukrowych.

Jak obliczać masę cząsteczkową białka

Wzór

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

Każdy aminokwas w łańcuchu wnosi swoją masę reszty aminokwasowej, a nie masę wolnego aminokwasu. Gdy dwa aminokwasy łączą się wiązaniem peptydowym, w reakcji uwalniana jest jedna cząsteczka wody. Masy reszt aminokwasowych uwzględniają już odjęcie tej wody, dlatego suma dla sekwencji automatycznie uwzględnia wszystkie wewnętrzne wiązania peptydowe.

Po zsumowaniu mas reszt dodaje się z powrotem jedną cząsteczkę wody (18,010565 Da). Uwzględnia to dwa wolne końce łańcucha: atom wodoru na początku (koniec N) oraz grupę hydroksylową na końcu (koniec C).

Częstym błędem jest odejmowanie wody dla każdego wiązania peptydowego, a następnie osobne dodawanie cząsteczki wody. Prowadzi to do podwójnego uwzględnienia utraty wody, ponieważ podane niżej masy reszt już jej nie zawierają. W obliczeniu występuje tylko jeden składnik związany z wodą — pojedyncza cząsteczka dodana na końcu.

Masy reszt aminokwasowych

Są to monoisotopowe masy reszt, podane w daltonach, dla 20 standardowych aminokwasów:

Przykład obliczeń

Rozważmy krótki łańcuch alanina–glicyna–seryna, zapisany jako AGS.

1. Dodaj masy reszt: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Dodaj jedną cząsteczkę wody dla dwóch końców łańcucha: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku masa cząsteczkowa AGS wynosi 233,10 Da.

Dla dwóch wiązań peptydowych w tym tripeptydzie nie odejmuje się dodatkowej wody. Jej utrata jest już uwzględniona w trzech masach reszt użytych w kroku 1.

Jak korzystać z kalkulatora masy cząsteczkowej białka

1. Wprowadź sekwencję, używając standardowych jednoliterowych kodów aminokwasów, na przykład MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Działają zarówno wielkie, jak i małe litery.
2. Kalkulator sprawdza sekwencję podczas wpisywania i oznacza każdy znak, który nie jest jednym z 20 standardowych kodów.
3. Wyświetla masę cząsteczkową w daltonach, długość sekwencji oraz skład aminokwasowy.
4. Wyniki można skopiować jednym kliknięciem do dziennika laboratoryjnego lub raportu.

Przed wklejeniem sekwencji z bazy danych, takiej jak UniProt, usuń wiersz nagłówka FASTA (wiersz zaczynający się od >) oraz wszelkie numery pozycji pochodzące z oprogramowania do ustawiania sekwencji. Litery X, B, Z i J nie są standardowymi kodami aminokwasów i zostaną odrzucone; przed obliczeniem zastąp je konkretnym aminokwasem.

Dlaczego masa cząsteczkowa białka ma znaczenie

• Elektroforeza żelowa (SDS-PAGE): małe białka o masie poniżej 20 kDa wymagają żelu o wyższym stężeniu, aby uzyskać dobre rozdzielenie; duże białka o masie powyżej 100 kDa wymagają niższego stężenia.
• Filtracja żelowa: zakres masy cząsteczkowej białka określa, jakie złoże kolumny umożliwi jego prawidłowe rozdzielenie.
• Spektrometria mas: obliczoną masę porównuje się z masą zmierzoną, aby potwierdzić tożsamość białka lub wykryć nieoczekiwane zmiany.
• Synteza peptydów: masa cząsteczkowa określa dokładną ilość materiału wyjściowego potrzebną na każdym etapie sprzęgania.
• Obliczenia dotyczące buforów i dawek: przeliczanie molarności na stężenie masowe i odwrotnie wymaga znajomości masy cząsteczkowej.

Ograniczenia

Kalkulator podaje masę teoretyczną opartą wyłącznie na sekwencji. Nie uwzględnia:

• Modyfikacji potranslacyjnych, takich jak łańcuchy cukrowe dodawane podczas glikozylacji lub grupy fosforanowe dodawane podczas fosforylacji. Należy dodać je ręcznie albo zmierzyć za pomocą spektrometrii mas.
• Więzi disiarczkowych. Każde wiązanie między dwiema resztami cysteiny usuwa dwa atomy wodoru, czyli około 2,02 Da na wiązanie. Kalkulator zakłada, że wszystkie cysteiny pozostają niezwiązane.
• Niestandardowych aminokwasów, takich jak selenocysteina lub pirolizyna, oraz reszt zmodyfikowanych chemicznie, takich jak hydroksyprolina.
• Kofaktorów, takich jak grupy hemowe lub jony metali związane z białkiem.

Najczęściej zadawane pytania

Czym jest masa cząsteczkowa białka? Jest to całkowita masa białka, zwykle podawana w daltonach (Da) lub kilodaltonach (kDa), gdzie 1 kDa równa się 1 000 Da. Jest równa sumie mas reszt aminokwasowych w sekwencji powiększonej o jedną cząsteczkę wody dla dwóch końców łańcucha.

Dlaczego wzór dodaje wodę zamiast ją odejmować? Tworzenie wiązania peptydowego uwalnia cząsteczkę wody, a masy reszt użyte w sumie już uwzględniają jej odjęcie. Jedną cząsteczkę wody dodaje się z powrotem na końcu wyłącznie po to, aby uwzględnić wolny atom wodoru i grupę hydroksylową na dwóch końcach gotowego łańcucha.

Jak dokładne jest obliczenie masy? W przypadku białka bez modyfikacji chemicznych obliczenie jest dokładne w granicach precyzji użytych mas aminokwasów, zwykle z dokładnością do ułamka daltona. Rzeczywiste białka z modyfikacjami, takimi jak glikozylacja lub wiązania disiarczkowe, będą miały inną masę niż wartość obliczona.

Czy kalkulator obsługuje aminokwasy zmodyfikowane lub niestandardowe? Nie. Obsługuje tylko 20 standardowych aminokwasów. Selenocysteina, pirolizyna i inne zmodyfikowane reszty nie są rozpoznawane i należy uwzględnić je poprzez ręczną korektę albo użyć specjalistycznego narzędzia.

Jak przeliczyć daltony na kilodaltony? Podziel przez 1 000. Białko o masie 25 000 Da ma masę 25 kDa. W publikacjach dla małych peptydów powszechnie stosuje się jednostkę Da, a dla większych białek — kDa.

Dlaczego wynik elektroforezy lub spektrometrii mas nie odpowiada obliczonej masie? Najczęstszymi przyczynami są modyfikacje potranslacyjne, wiązania disiarczkowe lub białko, które po translacji zostało skrócone do krótszej, dojrzałej postaci. Inną przyczyną może być niezgodność rodzaju masy. Ten kalkulator podaje masę monoisotopową, obliczaną z użyciem najlżejszego izotopu każdego atomu. Wiele innych narzędzi, w tym ExPASy ProtParam, podaje natomiast masę średnią. Masa średnia jest większa: w przypadku krótkiego peptydu o mniej niż 1 Da, a w przypadku dużego białka o dziesiątki daltonów. Elektroforeza SDS-PAGE może również pokazywać pasmo w mylącym położeniu w przypadku białek bardzo kwaśnych lub bardzo zasadowych, dlatego stanowi jedynie przybliżone oszacowanie masy cząsteczkowej.