Kalkulačka molekulovej hmotnosti proteínov | Bezplatný nástroj MW

Kalkulačka molekulovej hmotnosti bielkovín

Kalkulačka molekulovej hmotnosti bielkovín určuje hmotnosť bielkoviny z jej aminokyselinovej sekvencie. Výsledok sa uvádza v daltonoch (Da), štandardnej jednotke molekulovej hmotnosti. Jeden dalton sa približne rovná hmotnosti jediného atómu vodíka.

Molekulová hmotnosť je dôležitá pri každodennej laboratórnej práci. Pomáha výskumníkovi zvoliť percentuálnu koncentráciu gélu pre SDS-PAGE, vybrať kolónu na gélovú filtráciu a overiť, či výsledok hmotnostnej spektrometrie zodpovedá očakávanej bielkovine. Hodnota, ktorú kalkulačka vypočíta, je teoretická hmotnosť založená iba na sekvencii. Skutočné bielkoviny môžu mať vyššiu hmotnosť v dôsledku chemických prídavkov vznikajúcich po vytvorení bielkoviny, ktoré sa nazývajú posttranslačné modifikácie. Ich hmotnosť siaha od niekoľkých daltonov pri jedinej fosfátovej skupine až po desiatky tisíc daltonov pri rozsiahlych cukorných reťazcoch.

Ako vypočítať molekulovú hmotnosť bielkoviny

Vzorec

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

Každá aminokyselina v reťazci prispieva svojou hmotnosťou zvyšku, nie hmotnosťou voľnej aminokyseliny. Keď sa dve aminokyseliny spoja peptidovou väzbou, pri reakcii sa uvoľní jedna molekula vody. Hmotnosti zvyškov už túto vodu nezahŕňajú, takže súčet sekvencie automaticky zohľadňuje všetky vnútorné peptidové väzby.

Po sčítaní zvyškov sa pridá jedna molekula vody (18,010565 Da). Tým sa zohľadnia dva voľné konce reťazca: atóm vodíka na začiatku (N-koniec) a hydroxylová skupina na konci (C-koniec).

Častou chybou je odpočítať vodu za každú peptidovú väzbu a potom samostatne znova pridať molekulu vody. Tým sa strata vody započíta dvakrát, pretože nižšie uvedené hmotnosti zvyškov ju už nezahŕňajú. Jediným členom týkajúcim sa vody vo výpočte je jedna molekula vody pridaná na konci.

Hmotnosti aminokyselinových zvyškov

Ide o monoisotopické hmotnosti zvyškov v daltonoch pre 20 štandardných aminokyselín:

Vyriešený príklad

Uvažujme krátky reťazec alanín-glycín-serín, zapisovaný ako AGS.

1. Sčítajte hmotnosti zvyškov: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Da.
2. Pridajte jednu molekulu vody pre dva konce reťazca: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Da.
3. Po zaokrúhlení na dve desatinné miesta je molekulová hmotnosť AGS 233,10 Da.

Pri dvoch peptidových väzbách v tomto tripeptide sa neodpočítava žiadna ďalšia voda. Táto strata je už zahrnutá v troch hmotnostiach zvyškov použitých v kroku 1.

Ako používať kalkulačku molekulovej hmotnosti bielkovín

1. Zadajte sekvenciu pomocou štandardných jednopísmenových kódov aminokyselín, napríklad MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Fungujú veľké aj malé písmená.
2. Kalkulačka kontroluje sekvenciu počas zadávania a označí každý znak, ktorý nepatrí medzi 20 štandardných kódov.
3. Zobrazí molekulovú hmotnosť v daltonoch, dĺžku sekvencie a rozpis zastúpenia aminokyselín.
4. Výsledky možno jedným kliknutím skopírovať do laboratórnych zápisníkov alebo správ.

Pred vložením sekvencie z databázy, ako je UniProt, odstráňte riadok hlavičky FASTA (riadok začínajúci znakom >) a všetky pozičné čísla zo softvéru na zarovnávanie sekvencií. Písmená X, B, Z a J nie sú štandardné kódy aminokyselín a kalkulačka ich odmietne; pred výpočtom ich nahraďte konkrétnou aminokyselinou.

Prečo je molekulová hmotnosť bielkovín dôležitá

• Gélová elektroforéza (SDS-PAGE): malé bielkoviny s hmotnosťou pod 20 kDa si na dobré rozlíšenie vyžadujú gél s vyššou percentuálnou koncentráciou; veľké bielkoviny s hmotnosťou nad 100 kDa si vyžadujú nižšiu koncentráciu.
• Gélová filtrácia: rozsah molekulovej hmotnosti bielkoviny určuje, ktorá kolónová náplň ju správne oddelí.
• Hmotnostná spektrometria: vypočítaná hmotnosť sa porovnáva s nameranou hmotnosťou na potvrdenie identity alebo zistenie neočakávaných zmien.
• Syntéza peptidov: molekulová hmotnosť určuje presné množstvo východiskového materiálu potrebné pri každom kroku väzby.
• Výpočty pufrov a dávok: na prevod medzi molaritou a hmotnostnou koncentráciou je potrebná molekulová hmotnosť.

Obmedzenia

Kalkulačka poskytuje teoretickú hmotnosť založenú iba na sekvencii. Nezahŕňa:

• Posttranslačné modifikácie, napríklad cukorné reťazce pridané pri glykozylácii alebo fosfátové skupiny pridané pri fosforylácii. Tie treba pridať manuálne alebo zmerať hmotnostnou spektrometriou.
• Disulfidové väzby. Každá väzba medzi dvoma cysteínovými zvyškami odstraňuje dva atómy vodíka, približne 2,02 Da na väzbu. Kalkulačka predpokladá, že všetky cysteíny nie sú viazané v disulfidových väzbách.
• Neštandardné aminokyseliny, napríklad selenocysteín alebo pyrrolyzín, a chemicky modifikované zvyšky, ako je hydroxyprolín.
• Kofaktory, napríklad hemové skupiny alebo kovové ióny viazané na bielkovinu.

Najčastejšie otázky

Čo je molekulová hmotnosť bielkoviny? Je to celková hmotnosť bielkoviny, zvyčajne uvádzaná v daltonoch (Da) alebo kilodaltonoch (kDa), pričom 1 kDa sa rovná 1 000 Da. Rovná sa súčtu hmotností aminokyselinových zvyškov v sekvencii plus jednej molekule vody pre dva konce reťazca.

Prečo vzorec vodu pripočítava namiesto jej odpočítania? Pri vytvorení peptidovej väzby sa uvoľní molekula vody a hmotnosti zvyškov použité v súčte už túto vodu nezahŕňajú. Jedna molekula vody sa na konci pridáva späť iba na zohľadnenie voľnej vodíkovej a hydroxylovej skupiny na dvoch koncoch dokončeného reťazca.

Aká presná je vypočítaná hmotnosť? Pri bielkovine bez chemických modifikácií je výpočet presný do miery presnosti použitých hmotností aminokyselín, zvyčajne s odchýlkou menšou než jeden dalton. Skutočné bielkoviny s modifikáciami, ako sú glykozylácia alebo disulfidové väzby, budú mať inú hmotnosť než vypočítaná hodnota.

Dokáže kalkulačka pracovať s modifikovanými alebo neštandardnými aminokyselinami? Nie. Podporuje iba 20 štandardných aminokyselín. Selenocysteín, pyrrolyzín a iné modifikované zvyšky sa nerozpoznávajú a treba ich zohľadniť manuálnou opravou alebo špecializovaným nástrojom.

Ako prevediem daltony na kilodaltony? Vydeľte číslom 1 000. Bielkovina s hmotnosťou 25 000 Da má hmotnosť 25 kDa. V odborných článkoch sa pre malé peptidy bežne používajú Da a pre väčšie bielkoviny kDa.

Prečo sa výsledok z gélu alebo hmotnostnej spektrometrie nezhoduje s vypočítanou hmotnosťou? Najčastejšími príčinami sú posttranslačné modifikácie, disulfidové väzby alebo bielkovina, ktorá bola po translácii skrátená na kratšiu zrelú formu. Ďalšou príčinou môže byť nesúlad typu hmotnosti. Táto kalkulačka uvádza monoisotopickú hmotnosť, pri ktorej sa používa najľahší izotop každého atómu. Mnohé iné nástroje vrátane ExPASy ProtParam uvádzajú priemernú hmotnosť. Priemerná hmotnosť je vyššia: pri krátkom peptide o menej než 1 Da a pri veľkej bielkovine o desiatky daltonov. SDS-PAGE môže pri veľmi kyslých alebo veľmi zásaditých bielkovinách tiež zobraziť pás na zavádzajúcej pozícii, preto poskytuje iba hrubý odhad molekulovej hmotnosti.