De la secuencia a la estructura: SMILES, fórmula y masa de péptidos y ADN, con una herramienta gratuita

Términos clave en una línea cada uno

De la secuencia del péptido a la estructura

Cada enlace peptídico libera una molécula de agua. Así, la fórmula de un péptido lineal es la suma de las fórmulas de sus residuos más una H₂O por los dos extremos libres.

Cálculo resuelto, GGG: la glicina es C₂H₅NO₂. Tres glicinas dan C₆H₁₅N₃O₆. Dos enlaces peptídicos eliminan 2 H₂O. Resultado: C₆H₁₁N₃O₄, 189,0750 Da monoisotópica.

El orden importa. Asp-Phe (DF) tiene el NH₂ libre en el ácido aspártico, mientras que Phe-Asp (FD) lo tiene en la fenilalanina. Son moléculas distintas con la misma fórmula.

Todos los carbonos alfa son L. Según las reglas CIP, eso es S en todos los residuos estándar excepto la cisteína, que es R porque el azufre tiene prioridad sobre el grupo carboxilo. La glicina no tiene estereocentro. La isoleucina es (2S,3S) y la treonina (2S,3R).

Los grupos terminales cambian la fórmula:

• Acetilo N-terminal: + C₂H₂O, +42,0106 Da.
• Amida C-terminal: el −OH pasa a −NH₂, −0,9840 Da.
• Cíclico cabeza-cola: un enlace peptídico más, −H₂O, −18,0106 Da.
• Puente disulfuro: −2 H por cada enlace S–S, −2,0157 Da.

pI, carga y coeficiente de extinción

La carga neta de un péptido es la suma de todos sus grupos ionizables. Un grupo básico aporta +1 / (1 + 10^{pH − pKa}). Un grupo ácido aporta −1 / (1 + 10^{pKa − pH}). El punto isoeléctrico (pI) es el pH al que la carga neta es cero.

La herramienta usa el conjunto de pKa de EMBOSS: N-terminal 8,6, C-terminal 3,6, Asp 3,9, Glu 4,1, His 6,5, Cys 8,5, Tyr 10,1, Lys 10,8, Arg 12,5. En el GGG los únicos grupos son los dos extremos, así que pI = (3.6 + 8.6) / 2 = 6,10.

El coeficiente de extinción molar a 280 nm procede de Trp, Tyr y las cistinas: ε₂₈₀ = 5500 × n(Trp) + 1490 × n(Tyr) + 125 × n(cistina) M⁻¹ cm⁻¹ (Pace et al., 1995). Un péptido sin Trp, Tyr ni Cys no absorbe a 280 nm.

De la secuencia de ADN o ARN a la estructura

Cada nucleótido tiene una base en el carbono 1′ del azúcar: la adenina y la guanina a través del N9, y la citosina, la timina y el uracilo a través del N1. Todos los azúcares son β-D. Un fosfato une el oxígeno 3′ de un nucleótido con el oxígeno 5′ del siguiente, así que cada cadena tiene un extremo 5′ y un extremo 3′.

Cálculo resuelto, 5′-ATGC-3′: los cuatro desoxinucleósidos son dA C₁₀H₁₃N₅O₃, dT C₁₀H₁₄N₂O₅, dG C₁₀H₁₃N₅O₄ y dC C₉H₁₃N₃O₄, en total C₃₉H₅₃N₁₅O₁₆. Cada uno de los 3 enlaces fosfodiéster añade H₃PO₄ y elimina 2 H₂O, es decir, PO₂ menos un H netos. Resultado: C₃₉H₅₀N₁₅O₂₂P₃, 1173,82 g/mol. Un 5′-fosfato añade HPO₃ (+79,9663 Da).

El ARN tiene un 2′-OH en cada ribosa, un oxígeno más por nucleótido, y U en lugar de T.

• Contenido de GC: (G + C) / N × 100 %.
• Complementaria: A se empareja con T (U en el ARN) y G con C, leída de 3′ a 5′.
• Complemento inverso: la complementaria escrita de 5′ a 3′.
• T_m, regla de Wallace (menos de 14 nt): 2 × (A + T) + 4 × (G + C) °C.
• T_m, fórmula básica de GC (14 nt o más): 64.9 + 41 × (G + C − 16.4) / N °C.

Cómo usar la herramienta de secuencia a estructura de MolDraw

1. Abre la página de secuencia de péptido y ADN a estructura y elige Péptido o ADN o ARN.
2. Escribe o pega la secuencia. Se ignoran los espacios, los números, los guiones y las líneas de cabecera FASTA. Formato de entrada detecta por sí solo el código de una o de tres letras.
3. Para péptidos, marca Acetilo N-terminal (Ac-), Amida C-terminal (-NH₂), Cíclico cabeza-cola o Puentes disulfuro (Cys 1–2, 3–4…) según haga falta. Para ADN o ARN, marca 5′-fosfato si el extremo 5′ está fosforilado.
4. Pulsa Construir estructura. Los resultados se actualizan mientras escribes.
5. Usa Copiar SMILES, Descargar MOL, Descargar SDF o Abrir en el editor MolDraw. Se dibujan hasta 30 residuos o nucleótidos. Las secuencias más largas, de hasta 2000, siguen dando la fórmula, las masas y el SMILES.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: angiotensina II para espectrometría de masas

DRVYIHPF da C₅₀H₇₁N₁₃O₁₂. Masa monoisotópica 1045,5345 Da, [M+H]⁺ 1046,5418, [M+2H]²⁺ 523,7745. pI 7,54, carga +0,22 a pH 7. Una Tyr da ε₂₈₀ = 1490 M⁻¹ cm⁻¹.

Ejemplo 2: oxitocina con un puente disulfuro y una amida

Escribe CYIQNPCLG y marca Amida C-terminal y Puentes disulfuro. Cys1 y Cys6 se unen y cierran un anillo de 20 miembros. Resultado: C₄₃H₆₆N₁₂O₁₂S₂, 1007,19 g/mol, monoisotópica 1006,4365 Da.

Ejemplo 3: el cebador directo de secuenciación M13

5′-GTAAAACGACGGCCAGT-3′ tiene 17 nt con 9 G o C, así que GC = 52,9 %. Con 14 nt o más se aplica la fórmula básica de GC: T_m = 64.9 + 41 × (9 − 16.4) / 17 = 47,1 °C. El complemento inverso es 5′-ACTGGCCGTCGTTTTAC-3′.

Ejemplo 4: el sitio de EcoRI

5′-GAATTC-3′ es su propio complemento inverso, como suelen serlo los sitios de restricción. GC = 33,3 %, T_m de Wallace = 2 × 4 + 4 × 2 = 16 °C. Como cadena sencilla con extremos libres es C₅₉H₇₅N₂₂O₃₄P₅, 1791,22 g/mol.

Tabla resumen

Errores comunes

• Escribir un péptido desde el extremo equivocado. YGGFL es la Leu-encefalina. LFGGY es otro péptido.
• Añadir una molécula de agua por residuo. Una cadena lineal lleva una H₂O en total, no una por residuo. Un péptido cíclico no lleva ninguna.
• Usar la masa media para los picos de EM. Los picos de alta resolución coinciden con la masa monoisotópica.
• Olvidar los puentes disulfuro. Cada enlace S–S resta 2,016 Da.
• Confundir T y U. La T es del ADN y el U, del ARN.
• Pedir un cebador como la simple complementaria. Los oligos se sintetizan de 5′ a 3′, así que normalmente necesitas el complemento inverso.
• Usar la regla de Wallace con cebadores largos. Sobrestima la T_m por encima de unos 14 nt.

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