Calculadora de Peso Molecular de Proteínas | Ferramenta Gratuita de PM

Calculadora de peso molecular de proteínas

Uma calculadora de peso molecular de proteínas determina a massa de uma proteína a partir de sua sequência de aminoácidos. O resultado é dado em daltons (Da), a unidade padrão de massa molecular. Um dalton é próximo da massa de um único átomo de hidrogênio.

A massa molecular importa no trabalho cotidiano de laboratório. Ela ajuda o pesquisador a escolher a porcentagem do gel para SDS-PAGE, a escolher uma coluna para filtração em gel e a verificar se um resultado de espectrometria de massa corresponde à proteína esperada. O valor que a calculadora fornece é uma massa teórica baseada apenas na sequência. As proteínas reais podem pesar mais por causa de adições químicas feitas depois que a proteína é construída, chamadas de modificações pós-traducionais. Elas vão de cerca de 80 Da para um único grupo fosfato a dezenas de milhares de dáltons para cadeias pesadas de açúcares.

Como calcular o peso molecular de uma proteína

A fórmula

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

Cada aminoácido em uma cadeia contribui com a massa do resíduo, não com o peso do aminoácido livre. Quando dois aminoácidos se unem por uma ligação peptídica, a reação libera uma molécula de água. Os pesos dos resíduos já têm essa água removida, portanto a soma da sequência contabiliza automaticamente todas as ligações peptídicas internas.

Depois de somar os resíduos, uma molécula de água (18,010565 Da, dois átomos de hidrogênio-1 mais um átomo de oxigênio-16) é acrescentada de volta. Isso cobre as duas extremidades livres da cadeia: um átomo de hidrogênio no início (o N-terminal) e um grupo hidroxila no fim (o C-terminal).

Um erro comum é subtrair água para cada ligação peptídica e depois adicionar uma molécula de água separadamente. Isso contabiliza duas vezes a perda de água, pois os pesos dos resíduos abaixo já a excluem. O único termo de água no cálculo é o que é adicionado no final.

Pesos dos resíduos de aminoácidos

Estas são as massas monoisotópicas dos resíduos publicadas pelo Expasy, em dáltons, para os 20 aminoácidos padrão:

Exemplo de cálculo

Considere a cadeia curta Alanina-Glicina-Serina, escrita como AGS.

1. Some os pesos dos resíduos: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Adicione uma molécula de água para as duas extremidades da cadeia: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Arredondado para duas casas decimais, o peso molecular de AGS é 233,10 Da.

Não se subtrai água adicional pelas duas ligações peptídicas desse tripeptídeo. Essa perda já está incorporada aos três pesos de resíduos usados na etapa 1.

Como usar a calculadora de peso molecular de proteínas

1. Insira uma sequência usando os códigos de uma letra dos aminoácidos padrão, como MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Letras maiúsculas e minúsculas funcionam.
2. A calculadora verifica a sequência enquanto ela é digitada e sinaliza qualquer caractere que não seja um dos 20 códigos padrão.
3. Ela exibe o peso molecular em daltons, o comprimento da sequência e uma composição detalhada dos aminoácidos.
4. Os resultados podem ser copiados com um clique para cadernos de laboratório ou relatórios.

Antes de colar uma sequência de um banco de dados como o UniProt, remova a linha de cabeçalho FASTA (a linha que começa com >) e quaisquer números de posição provenientes de programas de alinhamento. As letras X, B, Z e J não são códigos de aminoácidos padrão e serão rejeitadas; substitua-as por um aminoácido específico antes de calcular.

Por que o peso molecular das proteínas é importante

• Eletroforese em gel (SDS-PAGE): proteínas pequenas, abaixo de 20 kDa, precisam de um gel com maior porcentagem para uma boa separação; proteínas grandes, acima de 100 kDa, precisam de uma porcentagem menor.
• Filtração em gel: a faixa de peso molecular de uma proteína determina qual resina de coluna conseguirá separá-la adequadamente.
• Espectrometria de massas: o peso calculado é comparado ao peso medido para confirmar a identidade ou detectar alterações inesperadas.
• Síntese de peptídeos: o peso molecular determina a quantidade exata de material inicial necessária para cada etapa de acoplamento.
• Cálculos de tampões e doses: a conversão entre molaridade e concentração em massa requer o peso molecular.

Limitações

A calculadora fornece um peso teórico baseado apenas na sequência. Ela não inclui:

• Modificações pós-traducionais, como as cadeias de açúcares adicionadas na glicosilação ou os grupos fosfato adicionados na fosforilação. Elas devem ser adicionadas manualmente ou medidas por espectrometria de massas.
• Ligações dissulfeto. Cada ligação entre dois resíduos de cisteína remove dois átomos de hidrogênio, cerca de 2,02 Da por ligação. A calculadora pressupõe que todas as cisteínas estejam sem ligações.
• Aminoácidos não padrão, como selenocisteína ou pirrolisina, e resíduos quimicamente modificados, como a hidroxiprolina.
• Cofatores, como grupos heme ou íons metálicos ligados à proteína.

Perguntas frequentes

O que é a massa molecular de uma proteína? É a massa total de uma proteína, geralmente dada em dáltons (Da) ou quilodáltons (kDa), em que 1 kDa equivale a 1.000 Da. Ela é igual à soma das massas dos resíduos de aminoácidos da sequência mais uma molécula de água para as duas extremidades da cadeia.

Por que a fórmula soma água em vez de subtraí-la? A formação de uma ligação peptídica libera uma molécula de água, e as massas dos resíduos usadas na soma já têm essa água removida. Uma única molécula de água é acrescentada de volta no final apenas para contabilizar os grupos hidrogênio e hidroxila livres nas duas extremidades da cadeia pronta.

Qual é a precisão da massa calculada? Para uma proteína sem modificações químicas, o cálculo é preciso até a precisão das massas dos aminoácidos usadas, tipicamente dentro de uma fração de dálton. Proteínas reais com modificações, como glicosilação ou pontes dissulfeto, terão uma massa diferente do valor calculado.

A calculadora lida com aminoácidos modificados ou não padrão? Não. Ela aceita apenas os 20 aminoácidos padrão. A selenocisteína, a pirrolisina e outros resíduos modificados não são reconhecidos e precisam ser tratados com uma correção manual ou uma ferramenta especializada.

Como converter dáltons em quilodáltons? Divida por 1.000. Uma proteína de 25.000 Da tem 25 kDa. Os artigos costumam usar Da para peptídeos pequenos e kDa para proteínas maiores.

Por que o resultado do meu gel ou da espectrometria de massa não coincide com a massa calculada? As causas mais comuns são modificações pós-traducionais, pontes dissulfeto ou uma proteína que foi cortada até uma forma madura mais curta depois da tradução. O SDS-PAGE também pode mostrar uma banda em posição enganosa para proteínas muito ácidas ou muito básicas, de modo que é apenas uma estimativa aproximada da massa molecular.

Referências

1. National Institute of Standards and Technology. Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements. Massas atômicas e composições isotópicas do NIST — massas atômicas relativas do hidrogênio-1 (1,00782503223) e do oxigênio-16 (15,99491461957), que somam 18,010565 Da para a água.
2. SIB Swiss Institute of Bioinformatics, Expasy. FindMod: amino acid and modification masses. Massas do Expasy FindMod — massas monoisotópicas dos resíduos dos 20 aminoácidos padrão; a fosforilação acrescenta 79,9663 Da.