Calculator de Greutate Moleculară a Proteinelor | Instrument Gratuit MW

Calculator pentru masa moleculară a proteinelor

Un calculator pentru masa moleculară a proteinelor determină masa unei proteine pe baza secvenței sale de aminoacizi. Rezultatul este exprimat în daltoni (Da), unitatea standard pentru masa moleculară. Un dalton este apropiat de masa unui singur atom de hidrogen.

Masa moleculară este relevantă în activitatea de laborator de zi cu zi. Îl ajută pe cercetător să aleagă procentele de gel pentru SDS-PAGE, să selecteze o coloană pentru filtrarea pe gel și să verifice dacă un rezultat de spectrometrie de masă corespunde proteinei așteptate. Valoarea oferită de calculator este o masă teoretică bazată numai pe secvență. Proteinele reale pot avea o masă mai mare din cauza adaosurilor chimice realizate după formarea proteinei, numite modificări post-translaționale. Acestea variază de la câțiva daltoni pentru o singură grupare fosfat până la zeci de mii de daltoni pentru lanțuri glucidice mari.

Cum se calculează masa moleculară a unei proteine

Formula

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

Fiecare aminoacid dintr-un lanț contribuie cu masa reziduului, nu cu masa aminoacidului liber. Când doi aminoacizi se unesc printr-o legătură peptidică, reacția eliberează o moleculă de apă. Masele reziduurilor au deja apa eliminată, astfel încât suma secvenței ține automat cont de toate legăturile peptidice interne.

După însumarea reziduurilor, se adaugă înapoi o moleculă de apă (18,010565 Da). Aceasta acoperă cele două capete libere ale lanțului: un atom de hidrogen la început (capătul N-terminal) și o grupare hidroxil la sfârșit (capătul C-terminal).

O greșeală frecventă este scăderea apei pentru fiecare legătură peptidică, urmată de adăugarea separată a unei molecule de apă. Astfel, pierderea apei este contabilizată de două ori, deoarece masele reziduurilor de mai jos o exclud deja. Singurul termen referitor la apă din calcul este molecula unică adăugată la sfârșit.

Masele reziduurilor aminoacizilor

Acestea sunt masele monizotopice ale reziduurilor, exprimate în daltoni, pentru cei 20 aminoacizi standard:

Exemplu de calcul

Luați ca exemplu lanțul scurt Alanină-Glicină-Serină, scris AGS.

1. Adunați masele reziduurilor: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Adăugați o moleculă de apă pentru cele două capete ale lanțului: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Rotunjită la două zecimale, masa moleculară a AGS este 233,10 Da.

Pentru cele două legături peptidice din această tripeptidă nu se scade apă suplimentară. Această pierdere este deja inclusă în cele trei mase ale reziduurilor utilizate la pasul 1.

Cum se utilizează calculatorul pentru masa moleculară a proteinelor

1. Introduceți o secvență folosind codurile standard de aminoacizi formate dintr-o singură literă, de exemplu MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Funcționează atât literele majuscule, cât și cele minuscule.
2. Calculatorul verifică secvența pe măsură ce este introdusă și semnalează orice caracter care nu este unul dintre cele 20 coduri standard.
3. Acesta afișează masa moleculară în daltoni, lungimea secvenței și repartizarea compoziției aminoacizilor.
4. Rezultatele pot fi copiate printr-un singur clic pentru caiete de laborator sau rapoarte.

Înainte de a lipi o secvență dintr-o bază de date precum UniProt, eliminați linia de antet FASTA (linia care începe cu >) și orice numere de poziție provenite din software-ul de aliniere. Literele X, B, Z și J nu sunt coduri standard de aminoacizi și vor fi respinse; înlocuiți-le cu un aminoacid specific înainte de calcul.

De ce este relevantă masa moleculară a proteinelor

• Electroforeza pe gel (SDS-PAGE): proteinele mici, sub 20 kDa, necesită un gel cu un procent mai mare pentru o separare bună; proteinele mari, de peste 100 kDa, necesită un procent mai mic.
• Filtrarea pe gel: intervalul masei moleculare a unei proteine determină ce rășină de coloană o va separa corespunzător.
• Spectrometria de masă: masa calculată este comparată cu masa măsurată pentru confirmarea identității sau detectarea modificărilor neașteptate.
• Sinteza peptidelor: masa moleculară stabilește cantitatea exactă de material inițial necesară pentru fiecare etapă de cuplare.
• Calcule pentru soluții tampon și doze: conversia dintre molaritate și concentrația masică necesită masa moleculară.

Limitări

Calculatorul oferă o masă teoretică bazată numai pe secvență. Acesta nu include:

• Modificări post-translaționale, precum lanțurile glucidice adăugate prin glicozilare sau grupările fosfat adăugate prin fosforilare. Acestea trebuie adăugate manual sau măsurate prin spectrometrie de masă.
• Legături disulfidice. Fiecare legătură dintre două reziduuri de cisteină elimină doi atomi de hidrogen, aproximativ 2,02 Da pentru fiecare legătură. Calculatorul presupune că toate cisteinele sunt nelegate.
• Aminoacizi nestandardizați, precum selenocisteina sau pirolizina, și reziduuri modificate chimic, precum hidroxiprolina.
• Cofactori, precum grupările hem sau ionii metalici legați de proteină.

Întrebări frecvente

Ce este masa moleculară a unei proteine? Este masa totală a unei proteine, exprimată de obicei în daltoni (Da) sau kilodaltoni (kDa), unde 1 kDa este egal cu 1.000 Da. Aceasta este egală cu suma maselor reziduurilor de aminoacizi din secvență plus o moleculă de apă pentru cele două capete ale lanțului.

De ce adaugă formula apă în loc să o scadă? Formarea unei legături peptidice eliberează o moleculă de apă, iar masele reziduurilor utilizate în sumă au deja apa eliminată. La sfârșit se adaugă o singură moleculă de apă, pentru a ține cont de grupările libere de hidrogen și hidroxil de la cele două capete ale lanțului finalizat.

Cât de precisă este masa calculată? Pentru o proteină fără modificări chimice, calculul este precis în limitele preciziei maselor aminoacizilor utilizate, de obicei cu o abatere mai mică de un dalton. Proteinele reale cu modificări, precum glicozilarea sau legăturile disulfidice, vor avea o masă diferită de valoarea calculată.

Poate calculatorul procesa aminoacizi modificați sau nestandardizați? Nu. Acesta acceptă doar cei 20 aminoacizi standard. Selenocisteina, pirolizina și alte reziduuri modificate nu sunt recunoscute și trebuie tratate printr-o corecție manuală sau cu un instrument specializat.

Cum convertesc daltonii în kilodaltoni? Împărțiți la 1.000. O proteină de 25.000 Da are 25 kDa. În articole, Da este utilizat în mod obișnuit pentru peptide mici, iar kDa pentru proteine mai mari.

De ce nu corespunde rezultatul de pe gel sau de la spectrometria de masă masei calculate? Cele mai frecvente cauze sunt modificările post-translaționale, legăturile disulfidice sau o proteină care a fost scurtată la o formă matură mai scurtă după translație. O altă cauză este neconcordanța tipului de masă. Acest calculator raportează masa monizotopică, ce utilizează izotopul cel mai ușor al fiecărui atom. Multe alte instrumente, inclusiv ExPASy ProtParam, raportează masa medie. Masa medie este mai mare: sub 1 Da pentru o peptidă scurtă și cu zeci de daltoni pentru o proteină mare. SDS-PAGE poate afișa, de asemenea, o bandă într-o poziție înșelătoare pentru proteine foarte acide sau foarte bazice, astfel încât oferă doar o estimare aproximativă a masei moleculare.