Калькулятор молекулярной массы белка | Бесплатный MW инструмент

Калькулятор молекулярной массы белка

Калькулятор относительной молекулярной массы белка определяет массу белка по его аминокислотной последовательности. Результат выражается в дальтонах (Да) — стандартной единице молекулярной массы. Один дальтон близок к массе одного атома водорода.

Относительная молекулярная масса важна в повседневной лабораторной работе. Она помогает исследователю выбрать процент акриламида для SDS-PAGE, подобрать колонку для гель-фильтрации и проверить, соответствует ли результат масс-спектрометрии ожидаемому белку. Значение, которое выдаёт калькулятор, представляет собой теоретическую массу, основанную только на последовательности. Реальные белки могут весить больше из-за химических групп, присоединённых после синтеза белка; такие изменения называют посттрансляционными модификациями. Их масса варьирует от нескольких дальтон для одной фосфатной группы до десятков тысяч дальтон для крупных углеводных цепей.

Как рассчитать относительную молекулярную массу белка

Формула

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

Каждая аминокислота в цепи вносит свою массу остатка, а не массу свободной аминокислоты. Когда две аминокислоты соединяются пептидной связью, в ходе реакции выделяется одна молекула воды. В массах остатков эта вода уже удалена, поэтому сумма по последовательности автоматически учитывает все внутренние пептидные связи.

После суммирования масс остатков добавляют одну молекулу воды (18,010565 Да). Это учитывает два свободных конца цепи: атом водорода в начале (N-конец) и гидроксильную группу в конце (C-конец).

Распространённая ошибка — вычитать воду для каждой пептидной связи, а затем отдельно добавлять молекулу воды. Это приводит к двойному учёту потери воды, поскольку приведённые ниже остаточные массы уже не включают её. Единственный водный компонент в расчёте — одна молекула, добавляемая в конце.

Остаточные массы аминокислот

Это моноизотопные массы остатков в дальтонах для 20 стандартных аминокислот:

Пример расчёта

Рассмотрим короткую цепь аланин-глицин-серин, записываемую как AGS.

1. Сложите массы остатков: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Да.
2. Добавьте одну молекулу воды для двух концов цепи: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Да.
3. После округления до двух знаков после запятой относительная молекулярная масса AGS составляет 233,10 Да.

Для двух пептидных связей в этом трипептиде дополнительное вычитание воды не требуется. Эта потеря уже учтена в трёх остаточных массах, использованных на шаге 1.

Как пользоваться калькулятором относительной молекулярной массы белка

1. Введите последовательность, используя стандартные однобуквенные коды аминокислот, например MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Поддерживаются как прописные, так и строчные буквы.
2. Калькулятор проверяет последовательность по мере ввода и отмечает любой символ, который не входит в число 20 стандартных кодов.
3. Он показывает относительную молекулярную массу в дальтонах, длину последовательности и состав аминокислот.
4. Результаты можно скопировать одним щелчком для лабораторных журналов или отчётов.

Перед вставкой последовательности из базы данных, например UniProt, удалите строку заголовка FASTA (строку, начинающуюся с >), а также номера позиций из программ выравнивания. Буквы X, B, Z и J не являются стандартными кодами аминокислот и будут отклонены; перед расчётом замените их на конкретную аминокислоту.

Почему важна относительная молекулярная масса белка

• Гель-электрофорез (SDS-PAGE): для хорошего разделения небольших белков массой менее 20 кДа нужен гель с более высокой концентрацией; для крупных белков массой более 100 кДа — с более низкой.
• Гель-фильтрация: диапазон относительной молекулярной массы белка определяет, какая смола колонки обеспечит его надлежащее разделение.
• Масс-спектрометрия: рассчитанную массу сравнивают с измеренной, чтобы подтвердить идентичность белка или обнаружить неожиданные изменения.
• Синтез пептидов: относительная молекулярная масса определяет точное количество исходного материала, необходимое на каждом этапе конденсации.
• Расчёты буферов и дозировок: для пересчёта между молярностью и массовой концентрацией требуется относительная молекулярная масса.

Ограничения

Калькулятор выдаёт теоретическую массу, основанную только на последовательности. Он не учитывает:

• Посттрансляционные модификации, например углеводные цепи, добавляемые при гликозилировании, или фосфатные группы, добавляемые при фосфорилировании. Их нужно добавлять вручную или измерять методом масс-спектрометрии.
• Дисульфидные связи. Каждая связь между двумя остатками цистеина удаляет два атома водорода — примерно 2,02 Да на связь. Калькулятор предполагает, что все цистеины не связаны.
• Нестандартные аминокислоты, например селеноцистеин или пирролизин, а также химически модифицированные остатки, такие как гидроксипролин.
• Кофакторы, например гемовые группы или связанные с белком ионы металлов.

Часто задаваемые вопросы

Что такое относительная молекулярная масса белка? Это общая масса белка, обычно выражаемая в дальтонах (Да) или килодальтонах (кДа), где 1 кДа равен 1 000 Да. Она равна сумме масс аминокислотных остатков в последовательности плюс одна молекула воды для двух концов цепи.

Почему формула добавляет воду, а не вычитает её? При образовании пептидной связи выделяется молекула воды, и в используемых при суммировании массах остатков эта вода уже удалена. В конце добавляют только одну молекулу воды, чтобы учесть свободные атомы водорода и гидроксильные группы на двух концах готовой цепи.

Насколько точна рассчитанная масса? Для белка без химических модификаций расчёт точен настолько, насколько точны использованные массы аминокислот; обычно погрешность составляет долю дальтона. Реальные белки с модификациями, такими как гликозилирование или дисульфидные связи, будут иметь массу, отличающуюся от рассчитанного значения.

Может ли калькулятор обрабатывать модифицированные или нестандартные аминокислоты? Нет. Он поддерживает только 20 стандартных аминокислот. Селеноцистеин, пирролизин и другие модифицированные остатки не распознаются; для них нужна ручная поправка или специализированный инструмент.

Как перевести дальтоны в килодальтоны? Разделите на 1 000. Белок массой 25 000 Да имеет массу 25 кДа. В публикациях для небольших пептидов обычно используют Да, а для крупных белков — кДа.

Почему результат гель-электрофореза или масс-спектрометрии не совпадает с рассчитанной массой? Наиболее распространённые причины — посттрансляционные модификации, дисульфидные связи или укорочение белка до более короткой зрелой формы после трансляции. Ещё одна причина — несоответствие типов масс. Этот калькулятор показывает моноизотопную массу, рассчитанную с использованием наиболее лёгкого изотопа каждого атома. Многие другие инструменты, включая ExPASy ProtParam, показывают среднюю массу. Средняя масса выше: менее чем на 1 Да для короткого пептида и на десятки дальтон для крупного белка. SDS-PAGE также может показывать полосу в вводящем в заблуждение положении для очень кислых или очень основных белков, поэтому это лишь приблизительная оценка относительной молекулярной массы.