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Da sequenza peptidica e DNA a struttura
In breve: scrivi una sequenza peptidica (codice a una o tre lettere) o una sequenza di DNA o RNA. Ottieni la struttura completa come SMILES isomerico e disegno, la formula molecolare, la massa monoisotopica e media e, per i peptidi, pI, carica ed ε280; per DNA e RNA, contenuto GC, complementare e Tm.
I peptidi sono costruiti dai 20 L-amminoacidi standard, dall'N-terminale al C-terminale, con N-acetile, C-ammide, ciclizzazione testa-coda e ponti disolfuro opzionali. Gli oligonucleotidi sono costruiti da 5′ a 3′ su uno scheletro fosfodiestere di 2-desossiribosio (DNA) o ribosio (RNA) con stereochimica naturale. Copia lo SMILES, scarica un file MOL o SDF oppure apri la struttura nell'editor MolDraw.
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Come usare lo strumento da sequenza a struttura
- Scegli Peptide o DNA o RNA.
- Scrivi o incolla la sequenza. Le righe di intestazione FASTA, gli spazi, i numeri e i trattini vengono ignorati. I peptidi si leggono da N- a C-terminale; DNA e RNA da 5′ a 3′.
- Spunta le opzioni che ti servono: Acetile N-terminale, Ammide C-terminale, Ciclico testa-coda o Ponti disolfuro per i peptidi, 5′-fosfato per gli oligonucleotidi.
- Leggi la formula e le masse. Usa Copia SMILES, Scarica MOL, Scarica SDF o Apri nell'editor MolDraw per lavorare ancora sulla struttura.
Come si costruisce la struttura di un peptide
Un legame peptidico unisce il carbonio carbossilico di un amminoacido all'azoto amminico del successivo, e per ogni legame si perde una molecola d'acqua. Una sequenza si scrive sempre dall'estremità amminica libera (l'N-terminale) all'estremità carbossilica libera (il C-terminale), quindi DF (Asp-Phe) e FD (Phe-Asp) sono molecole diverse.
Formula = Σ formule dei residui + H₂O residuo = amminoacido − H₂O
Tutti i carboni alfa sono L, cioè S secondo le regole CIP per ogni amminoacido standard tranne la cisteina (la L-Cys è R perché lo zolfo ha priorità sul carbossile). La glicina non ha stereocentri. Anche isoleucina (2S,3S) e treonina (2S,3R) ricevono il corretto stereocentro in catena laterale.
| Opzione | Modifica alla struttura | Modifica alla formula |
|---|---|---|
| Acetile N-terminale | CH₃C(=O)– sul primo azoto | + C₂H₂O (+42,0106 Da) |
| Ammide C-terminale | –C(=O)NH₂ al posto di –COOH | − O + NH (−0,9840 Da) |
| Ciclico testa-coda | Legame peptidico aggiuntivo dall'ultimo C=O al primo N | − H₂O (−18,0106 Da) |
| Ponte disolfuro | S–S tra due cisteine (appaiate in ordine) | − 2 H per legame (−2,0157 Da) |
pI, carica e coefficiente di estinzione
La carica netta è la somma su tutti i gruppi ionizzabili. Ogni gruppo basico contribuisce con +1 / (1 + 10pH − pKa) e ogni gruppo acido con −1 / (1 + 10pKa − pH). Si usa la serie di pKa EMBOSS: N-terminale 8,6, C-terminale 3,6, Asp 3,9, Glu 4,1, His 6,5, Cys 8,5, Tyr 10,1, Lys 10,8, Arg 12,5. Il pI è il pH al quale la carica netta è zero. N-terminali acetilati, C-terminali ammidati e cisteine impegnate in disolfuri non vengono contati.
ε₂₈₀ = 5500 × n(Trp) + 1490 × n(Tyr) + 125 × n(cistina) M⁻¹ cm⁻¹
Come si costruisce la struttura di DNA o RNA
Ogni nucleotide è una base legata al carbonio 1′ di uno zucchero: 2-desossiribosio nel DNA, ribosio (con un 2′-OH) nell'RNA. Un legame fosfodiestere collega l'ossigeno 3′ di uno zucchero all'ossigeno 5′ del successivo attraverso un fosfato, quindi un filamento ha un'estremità 5′ e una 3′ e si scrive da 5′ a 3′. Le basi sono legate tramite N9 (A, G) o N1 (C, T, U) con la configurazione naturale β-D.
Formula = Σ formule dei nucleosidi + (N − 1) × (PO₂ − H) 5′-fosfato: + HPO₃
| Grandezza | Formula usata | Quando |
|---|---|---|
| Contenuto GC | (G + C) / N × 100 % | sempre |
| Tm, regola di Wallace | 2 × (A + T) + 4 × (G + C) °C | meno di 14 nt |
| Tm, formula GC di base | 64.9 + 41 × (G + C − 16.4) / N °C | 14 nt o più |
| Complementare | A↔T (A↔U nell'RNA), G↔C, letto da 3′ a 5′ | sempre |
| Complementare inverso | complementare scritto da 5′ a 3′ | sempre |
Le strutture vengono disegnate fino a 30 residui o nucleotidi. Le sequenze più lunghe (fino a 2000) forniscono comunque formula, masse e SMILES. Le masse si riferiscono all'acido libero neutro; sali e modifiche non sono inclusi.
Esempi svolti
Triglicina, GGG
3 × C₂H₅NO₂ − 2 H₂O.
C₆H₁₁N₃O₄, 189,0750 Da (mono), 189,17 g/mol
Asp-Phe (aspartame senza il suo estere metilico)
C₄H₇NO₄ + C₉H₁₁NO₂ − H₂O. L'aspartame vero e proprio è l'estere metilico, C₁₄H₁₈N₂O₅.
C₁₃H₁₆N₂O₅, 280,1059 Da, pI 3,75
Angiotensina II, DRVYIHPF
Otto residui, una Tyr, quindi ε₂₈₀ = 1490 M⁻¹ cm⁻¹.
C₅₀H₇₁N₁₃O₁₂, 1045,5345 Da, [M+H]⁺ 1046,5418
Ossitocina, CYIQNPCLG-NH₂
Spunta Ammide C-terminale e Ponti disolfuro: anello Cys1–Cys6.
C₄₃H₆₆N₁₂O₁₂S₂, 1007,19 g/mol
DNA 5′-ATGC-3′
4 desossinucleosidi + 3 legami fosfodiesterei.
C₃₉H₅₀N₁₅O₂₂P₃, 1173,82 g/mol, GC 50 %, Tm 12 °C (Wallace)
Primer forward M13 (17 nt)
5′-GTAAAACGACGGCCAGT-3′: 9 basi su 17 sono G o C.
GC 52,9 %, Tm 47,1 °C (formula GC di base)
Errori comuni
- Scrivere un peptide da C a N. Le sequenze partono sempre dall'N-terminale. YGGFL è la Leu-encefalina; LFGGY è un peptide diverso.
- Dimenticare l'acqua. Un peptide lineare è la somma delle masse dei residui più una H₂O (18,0106 Da mono). Un peptide ciclico non ha l'acqua in più.
- Confondere i tipi di massa. Usa la massa monoisotopica per i picchi MS ad alta risoluzione e la massa media per pesate e molarità.
- Ignorare i disolfuri. Ogni legame S–S rimuove due idrogeni (−2,016 Da), il che conta in MS.
- Usare T nell'RNA o U nel DNA. Lo strumento segnala l'incongruenza. Scegli prima il tipo giusto.
- Leggere il complementare da 5′ a 3′. Il complementare semplice va da 3′ a 5′. Per un primer o una sonda di solito serve il complementare inverso.
- Usare la regola di Wallace per primer lunghi. Sovrastima la Tm oltre circa 14 nt. Lì lo strumento passa alla formula GC.
Vuoi etichettare i residui o disegnare un meccanismo? Apri la struttura in MolDraw, l'editor gratuito online di strutture chimiche, per aggiungere etichette, frecce e colori, poi esporta in PNG o SVG.
Apri l'editor MolDrawDomande frequenti
Come si converte una sequenza peptidica in SMILES?
Scrivi la sequenza nel codice a una lettera (DRVYIHPF) o a tre lettere (Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe). Lo strumento unisce i residui con legami peptidici dall'N-terminale al C-terminale e scrive uno SMILES isomerico con stereochimica L su ogni carbonio alfa tranne la glicina.
Qual è la formula molecolare della triglicina (GGG)?
La triglicina è C6H11N3O4. Tre glicine (C2H5NO2 ciascuna) perdono due molecole d'acqua quando si formano i due legami peptidici. La massa monoisotopica è 189,0750 Da e la massa media è 189,17 g/mol.
Qual è la massa monoisotopica dell'angiotensina II?
L'angiotensina II (DRVYIHPF) è C50H71N13O12, con massa monoisotopica di 1045,5345 Da e massa media di 1046,18 g/mol. Il suo ione [M+H]+ compare a m/z 1046,54.
Come si stima il punto isoelettrico di un peptide?
Lo strumento somma a ogni pH le cariche dell'N-terminale, del C-terminale e delle catene laterali di Asp, Glu, His, Cys, Tyr, Lys e Arg, usando la serie di pKa EMBOSS. Il pI è il pH al quale la carica netta è zero. I valori reali possono differire di 0,5 unità o più.
Come si calcola la formula di un oligonucleotide di DNA?
Ogni nucleotide è un 2-desossiribosio con la sua base, e i nucleotidi vicini sono uniti da legami fosfodiesterei 3'-5'. Sommando i nucleosidi e un'unità HPO2 per legame, meno un H, si ottiene la formula. 5'-ATGC-3' con estremità 5' e 3' OH libere è C39H50N15O22P3, 1173,82 g/mol.
Quale formula della temperatura di fusione usa lo strumento?
Per meno di 14 nucleotidi usa la regola di Wallace, Tm = 2(A+T) + 4(G+C). Per 14 o più usa la formula GC di base, Tm = 64.9 + 41(G+C − 16.4)/N. Entrambe sono stime rapide per primer in tamponi PCR tipici.
Qual è la differenza tra complementare e complementare inverso?
Il complementare appaia ogni base (A con T o U, G con C) e si legge da 3' a 5'. Il complementare inverso è lo stesso filamento scritto da 5' a 3'. Per 5'-ATGC-3' il complementare è 3'-TACG-5' e il complementare inverso è 5'-GCAT-3'.
Perché la mia sequenza lunga non viene disegnata?
Le strutture vengono disegnate fino a 30 residui o nucleotidi, perché i disegni più grandi diventano illeggibili. Le sequenze più lunghe forniscono comunque formula completa, masse e SMILES, fino a 2000 residui.
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