Da sequência à estrutura: SMILES, fórmula e massa de peptídeos e DNA, com ferramenta grátis
Resposta curta: a estrutura de um peptídeo são seus aminoácidos unidos por ligações peptídicas, escritos do N-terminal ao C-terminal. A estrutura de um DNA ou RNA são seus nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster 3′-5′, escritos de 5′ para 3′. Cole uma sequência na ferramenta sequência de peptídeo e DNA em estrutura para obter o SMILES isomérico completo, um desenho, a fórmula e as massas. GGG é C6H11N3O4 (189,0750 Da), e 5′-ATGC-3′ é C39H50N15O22P3 (1173,82 g/mol).
Termos-chave em uma linha cada
| Ligação peptídica | A ligação amida C(=O)–NH entre o carbono carboxílico de um aminoácido e o nitrogênio amínico do seguinte. |
|---|---|
| Resíduo | Um aminoácido dentro de uma cadeia: o aminoácido livre menos uma H2O. |
| N-terminal, C-terminal | A extremidade amino livre e a extremidade carboxila livre. As sequências são escritas de N para C. |
| Nucleotídeo | Uma base no carbono 1′ de um açúcar, com um fosfato. O DNA usa 2-desoxirribose; o RNA usa ribose. |
| Ligação fosfodiéster | A ligação O–P–O do oxigênio 3′ de um açúcar ao oxigênio 5′ do seguinte. |
| Massa monoisotópica | Massa calculada com o isótopo mais abundante de cada elemento. Corresponde ao primeiro pico em EM de alta resolução. |
| Massa média | Massa calculada com as abundâncias isotópicas naturais. Use-a para pesagens e molaridade. |
Da sequência de peptídeo à estrutura
Cada ligação peptídica libera uma água. Assim, a fórmula de um peptídeo linear é a soma das fórmulas dos resíduos mais uma H2O para as duas extremidades livres.
Contagem resolvida, GGG: a glicina é C2H5NO2. Três glicinas dão C6H15N3O6. Duas ligações peptídicas removem 2 H2O. Resultado: C6H11N3O4, 189,0750 Da monoisotópica.
A ordem importa. Asp-Phe (DF) tem o NH2 livre no ácido aspártico, enquanto Phe-Asp (FD) o tem na fenilalanina. São moléculas diferentes com a mesma fórmula.
Todo carbono alfa é L. Pelas regras CIP, isso é S para todos os resíduos padrão exceto a cisteína, que é R porque o enxofre tem prioridade sobre o grupo carboxila. A glicina não tem estereocentro. A isoleucina é (2S,3S) e a treonina (2S,3R).
Os grupos terminais alteram a fórmula:
- Acetil N-terminal: + C2H2O, +42,0106 Da.
- Amida C-terminal: −OH vira −NH2, −0,9840 Da.
- Cíclico cabeça-cauda: uma ligação peptídica a mais, −H2O, −18,0106 Da.
- Ponte dissulfeto: −2 H por ligação S–S, −2,0157 Da.
pI, carga e coeficiente de extinção
A carga líquida de um peptídeo é a soma sobre todos os grupos ionizáveis. Um grupo básico soma +1 / (1 + 10pH − pKa). Um grupo ácido soma −1 / (1 + 10pKa − pH). O ponto isoelétrico (pI) é o pH em que a carga líquida é zero.
A ferramenta usa o conjunto de pKa 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. No GGG os únicos grupos são as duas extremidades, então pI = (3,6 + 8,6) / 2 = 6,10.
O coeficiente de extinção molar a 280 nm vem de Trp, Tyr e cistinas: ε280 = 5500 × n(Trp) + 1490 × n(Tyr) + 125 × n(cistina) M−1 cm−1 (Pace et al., 1995). Um peptídeo sem Trp, Tyr ou Cys não absorve a 280 nm.
Da sequência de DNA ou RNA à estrutura
Cada nucleotídeo tem uma base no carbono 1′ do açúcar: adenina e guanina pelo N9; citosina, timina e uracila pelo N1. Todos os açúcares são β-D. Um fosfato une o oxigênio 3′ de um nucleotídeo ao oxigênio 5′ do seguinte, então toda fita tem uma extremidade 5′ e uma 3′.
Contagem resolvida, 5′-ATGC-3′: os quatro desoxinucleosídeos são dA C10H13N5O3, dT C10H14N2O5, dG C10H13N5O4 e dC C9H13N3O4, juntos C39H53N15O16. Cada uma das 3 ligações fosfodiéster soma H3PO4 e remove 2 H2O, um saldo de PO2 menos um H. Resultado: C39H50N15O22P3, 1173,82 g/mol. Um 5′-fosfato soma HPO3 (+79,9663 Da).
O RNA tem um 2′-OH em cada ribose, um oxigênio a mais por nucleotídeo, e U no lugar de T.
- Teor de GC: (G + C) / N × 100 %.
- Complemento: A pareia com T (U no RNA), G com C, lido de 3′ para 5′.
- Complemento reverso: o complemento escrito de 5′ para 3′.
- Tm, regra de Wallace (menos de 14 nt): 2 × (A + T) + 4 × (G + C) °C.
- Tm, fórmula básica de GC (14 nt ou mais): 64,9 + 41 × (G + C − 16,4) / N °C.
Como usar a ferramenta de sequência em estrutura do MolDraw
- Abra a página sequência de peptídeo e DNA em estrutura e escolha Peptídeo ou DNA ou RNA.
- Digite ou cole a sequência. Espaços, números, hifens e linhas de cabeçalho FASTA são ignorados. Formato de entrada detecta sozinho o código de uma ou de três letras.
- Para peptídeos, marque Acetil N-terminal (Ac-), Amida C-terminal (-NH₂), Cíclico cabeça-cauda ou Pontes dissulfeto (Cys 1–2, 3–4…), conforme necessário. Para DNA ou RNA, marque 5′-fosfato se a extremidade 5′ for fosforilada.
- Clique em Montar estrutura. Os resultados se atualizam enquanto você digita.
- Use Copiar SMILES, Baixar MOL, Baixar SDF ou Abrir no editor MolDraw. São desenhados até 30 resíduos ou nucleotídeos. Sequências maiores, até 2000, ainda fornecem fórmula, massas e SMILES.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1: angiotensina II para espectrometria de massas
DRVYIHPF dá C50H71N13O12. Massa monoisotópica 1045,5345 Da, [M+H]+ 1046,5418, [M+2H]2+ 523,7745. pI 7,54, carga +0,22 em pH 7. Uma Tyr dá ε280 = 1490 M−1 cm−1.
Exemplo 2: ocitocina com ponte dissulfeto e amida
Digite CYIQNPCLG e marque Amida C-terminal e Pontes dissulfeto. Cys1 e Cys6 se unem, fechando um anel de 20 membros. Resultado: C43H66N12O12S2, 1007,19 g/mol, monoisotópica 1006,4365 Da.
Exemplo 3: o primer de sequenciamento M13 forward
5′-GTAAAACGACGGCCAGT-3′ tem 17 nt, com 9 G ou C, então GC = 52,9 %. Com 14 nt ou mais vale a fórmula básica de GC: Tm = 64,9 + 41 × (9 − 16,4) / 17 = 47,1 °C. O complemento reverso é 5′-ACTGGCCGTCGTTTTAC-3′.
Exemplo 4: o sítio da EcoRI
5′-GAATTC-3′ é o próprio complemento reverso, como costumam ser os sítios de restrição. GC = 33,3 %, Tm de Wallace = 2 × 4 + 4 × 2 = 16 °C. Como fita simples com extremidades livres, é C59H75N22O34P5, 1791,22 g/mol.
Tabela-resumo
| GGG | C6H11N3O4, 189,0750 Da, pI 6,10 |
|---|---|
| Asp-Phe (DF) | C13H16N2O5, 280,1059 Da, pI 3,75 |
| Angiotensina II | C50H71N13O12, 1045,5345 Da, pI 7,54 |
| Ocitocina | C43H66N12O12S2, 1007,19 g/mol |
| DNA ATGC | C39H50N15O22P3, 1173,82 g/mol, GC 50 %, Tm 12 °C |
| Primer M13 forward | 17 nt, GC 52,9 %, Tm 47,1 °C |
Erros comuns
- Escrever um peptídeo a partir da ponta errada. YGGFL é a Leu-encefalina. LFGGY é um peptídeo diferente.
- Somar uma água por resíduo. Uma cadeia linear recebe uma H2O no total, não uma por resíduo. Um peptídeo cíclico não recebe nenhuma.
- Usar a massa média para picos de EM. Picos de alta resolução correspondem à massa monoisotópica.
- Esquecer as pontes dissulfeto. Cada ligação S–S vale −2,016 Da.
- Confundir T e U. T é do DNA, U é do RNA.
- Encomendar um primer como o complemento simples. Oligos são sintetizados de 5′ para 3′, então geralmente você precisa do complemento reverso.
- Usar a regra de Wallace para primers longos. Ela superestima a Tm acima de cerca de 14 nt.
Perguntas e respostas
Como transformo uma sequência de peptídeo em uma estrutura química?
Una os aminoácidos por ligações peptídicas do N-terminal ao C-terminal, perdendo uma água por ligação. A ferramenta do MolDraw faz isso por você: digite DRVYIHPF ou Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe e ela devolve o SMILES isomérico, um desenho, a fórmula e as massas.
Qual é a fórmula molecular e a massa do GGG?
A triglicina (GGG) é C6H11N3O4. Sua massa monoisotópica é 189,0750 Da e sua massa molar média é 189,17 g/mol.
Qual é a massa exata da angiotensina II?
A angiotensina II, DRVYIHPF, é C50H71N13O12. A massa monoisotópica é 1045,5345 Da, o íon [M+H]+ fica em m/z 1046,5418 e a massa média é 1046,18 g/mol.
Por que uma sequência de DNA é escrita de 5' para 3'?
Cada nucleotídeo se liga, por meio de um fosfato, do oxigênio 3' de um açúcar ao lado do carbono 5' do seguinte. A fita, portanto, tem uma extremidade 5' e uma 3', e por convenção é escrita a partir da extremidade 5'.
Como calculo a Tm de um primer?
Para menos de 14 nucleotídeos, use a regra de Wallace, Tm = 2(A+T) + 4(G+C) em °C. Para 14 ou mais, use Tm = 64,9 + 41(G+C − 16,4)/N. O primer forward M13 GTAAAACGACGGCCAGT (17 nt, 9 G ou C) dá 47,1 °C.
O que é o complemento reverso de uma sequência de DNA?
Troque cada base pela sua parceira (A com T, G com C) e depois inverta a ordem para que o resultado seja lido de 5' para 3'. O complemento reverso de 5'-ATGC-3' é 5'-GCAT-3'. GAATTC, o sítio da EcoRI, é o próprio complemento reverso.
Quais valores de pKa são usados para o pI do peptídeo?
O conjunto 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 e Arg 12,5. Outros conjuntos de pKa dão valores de pI que diferem em alguns décimos de unidade.
Uma ponte dissulfeto altera a massa de um peptídeo?
Sim. Cada ligação S–S remove dois átomos de hidrogênio, então a massa monoisotópica cai 2,0157 Da. A ocitocina, com sua única ponte dissulfeto e a amida C-terminal, é C43H66N12O12S2, 1007,19 g/mol.