Калькулятор молекулярної маси білка | Безкоштовний інструмент MW

Калькулятор молекулярної маси білка

Калькулятор молекулярної маси білка визначає масу білка за його амінокислотною послідовністю. Результат подається в дальтонах (Да) — стандартній одиниці молекулярної маси. Один дальтон близький до маси одного атома водню.

Молекулярна маса має значення у повсякденній лабораторній роботі. Вона допомагає досліднику вибрати відсоток гелю для SDS-PAGE, підібрати колонку для гель-фільтрації та перевірити, чи відповідає результат мас-спектрометрії очікуваному білку. Значення, яке обчислює калькулятор, є теоретичною масою, що ґрунтується лише на послідовності. Реальні білки можуть мати більшу масу через хімічні групи, додані після утворення білка; це називається посттрансляційними модифікаціями. Їхня маса може варіюватися від кількох дальтонів для однієї фосфатної групи до десятків тисяч дальтонів для великих вуглеводних ланцюгів.

Як обчислити молекулярну масу білка

Формула

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

Кожна амінокислота в ланцюзі додає свою масу залишку, а не масу вільної амінокислоти. Коли дві амінокислоти сполучаються пептидним зв’язком, унаслідок реакції виділяється одна молекула води. Маси залишків уже враховують вилучення цієї води, тому сума за послідовністю автоматично враховує всі внутрішні пептидні зв’язки.

Після підсумовування мас залишків додається одна молекула води (18,010565 Да). Це враховує два вільні кінці ланцюга: атом водню на початку (N-кінцеву групу) та гідроксильну групу в кінці (C-кінцеву групу).

Поширена помилка — віднімати воду для кожного пептидного зв’язку, а потім окремо додавати молекулу води. Так втрата води враховується двічі, оскільки наведені нижче маси залишків уже не містять цієї води. Єдиний доданок, пов’язаний із водою, — одна молекула, яку додають наприкінці.

Маси амінокислотних залишків

Це моноізотопні маси залишків, у дальтонах, для 20 стандартних амінокислот:

Приклад обчислення

Розглянемо короткий ланцюг аланін-гліцин-серин, записаний як AGS.

1. Додайте маси залишків: 71,03711 + 57,02146 + 87,03203 = 215,0906 Да.
2. Додайте одну молекулу води для двох кінців ланцюга: 215,0906 + 18,010565 = 233,101165 Да.
3. Якщо округлити до двох знаків після коми, молекулярна маса AGS становить 233,10 Да.

Для двох пептидних зв’язків у цьому трипептиді додаткову воду не віднімають. Ця втрата вже врахована в трьох масах залишків, використаних на кроці 1.

Як користуватися калькулятором молекулярної маси білка

1. Введіть послідовність, використовуючи стандартні однолітерні коди амінокислот, наприклад MVKMDVYKGSSIGDSMSRSM. Працюють і великі, і малі літери.
2. Калькулятор перевіряє послідовність під час введення та позначає будь-який символ, який не належить до 20 стандартних кодів.
3. Він відображає молекулярну масу в дальтонах, довжину послідовності та склад амінокислот.
4. Результати можна скопіювати одним натисканням для лабораторних журналів або звітів.

Перед вставленням послідовності з бази даних, такої як UniProt, видаліть рядок заголовка FASTA (рядок, що починається з >), а також номери позицій із програм вирівнювання. Літери X, B, Z і J не є стандартними кодами амінокислот і будуть відхилені; перед обчисленням замініть їх на конкретну амінокислоту.

Чому молекулярна маса білка має значення

• Гель-електрофорез (SDS-PAGE): для якісного розділення малих білків масою до 20 кДа потрібен гель із вищою концентрацією; для великих білків масою понад 100 кДа — гель із нижчою концентрацією.
• Гель-фільтрація: діапазон молекулярної маси білка визначає, яка смола колонки забезпечить його належне розділення.
• Мас-спектрометрія: обчислену масу порівнюють із виміряною, щоб підтвердити ідентичність або виявити неочікувані зміни.
• Синтез пептидів: молекулярна маса визначає точну кількість вихідної речовини, потрібну для кожного етапу сполучення.
• Обчислення буферів і доз: для перерахунку між молярністю та масовою концентрацією потрібна молекулярна маса.

Обмеження

Калькулятор визначає теоретичну масу, ґрунтуючись лише на послідовності. Він не враховує:

• Посттрансляційні модифікації, як-от вуглеводні ланцюги, додані під час глікозилювання, або фосфатні групи, додані під час фосфорилювання. Їх потрібно додавати вручну або вимірювати за допомогою мас-спектрометрії.
• Дисульфідні зв’язки. Кожен зв’язок між двома залишками цистеїну вилучає два атоми водню — приблизно 2,02 Да на один зв’язок. Калькулятор припускає, що всі цистеїни не зв’язані.
• Нестандартні амінокислоти, як-от селеноцистеїн або піролізин, а також хімічно модифіковані залишки, наприклад гідроксипролін.
• Кофактори, як-от гемові групи або йони металів, зв’язані з білком.

Поширені запитання

Що таке молекулярна маса білка? Це загальна маса білка, яку зазвичай виражають у дальтонах (Да) або кілодальтонах (кДа), де 1 кДа дорівнює 1 000 Да. Вона дорівнює сумі мас амінокислотних залишків у послідовності плюс одна молекула води для двох кінців ланцюга.

Чому формула додає воду, а не віднімає її? Під час утворення пептидного зв’язку виділяється молекула води, і маси залишків, використані в сумі, уже враховують вилучення цієї води. Наприкінці додають лише одну молекулу води, щоб врахувати вільні атом водню та гідроксильні групи на двох кінцях сформованого ланцюга.

Наскільки точна обчислена маса? Для білка без хімічних модифікацій обчислення точне з урахуванням точності використаних мас амінокислот, зазвичай із похибкою в межах частки дальтона. Реальні білки з модифікаціями, як-от глікозилюванням або дисульфідними зв’язками, матимуть іншу масу, ніж обчислене значення.

Чи може калькулятор працювати з модифікованими або нестандартними амінокислотами? Ні. Він підтримує лише 20 стандартних амінокислот. Селеноцистеїн, піролізин та інші модифіковані залишки не розпізнаються; для них потрібне ручне коригування або спеціалізований інструмент.

Як перевести дальтони в кілодальтони? Поділіть на 1 000. Білок масою 25 000 Да має масу 25 кДа. У наукових статтях для малих пептидів зазвичай використовують Да, а для більших білків — кДа.

Чому результат гель-електрофорезу або мас-спектрометрії не відповідає обчисленій масі? Найпоширеніші причини — посттрансляційні модифікації, дисульфідні зв’язки або те, що після трансляції білок був укорочений до зрілої форми. Інша причина — невідповідність типів маси. Цей калькулятор визначає моноізотопну масу, яка використовує найлегший ізотоп кожного атома. Багато інших інструментів, зокрема ExPASy ProtParam, визначають середню масу. Середня маса більша: менш ніж на 1 Да для короткого пептиду та на десятки дальтонів для великого білка. SDS-PAGE також може показувати смугу в оманливому положенні для дуже кислих або дуже основних білків, тому це лише приблизна оцінка молекулярної маси.