La charge électrique nette d un peptide dépend du pH de la solution aqueuse. Elle est calculée en sommant l état d ionisation théorique de chaque groupement titrable le long de la molécule.
Comment calculer la charge nette d un peptide selon Henderson-Hasselbalch ?
La fraction ionisée d un groupement acido-basique suit une sigmoïde régie par l écart entre le pH et le pKa du groupement.
Pour un groupement basique (forme protonée chargée positivement):
contribution de charge = 1 / (1 + 10^(pH - pKa))Pour un groupement acide (forme déprotonée chargée négativement):
contribution de charge = -1 / (1 + 10^(pKa - pH))Ces deux expressions génèrent une transition continue entre l état chargé et l état neutre.
Somme des groupements ionisables
Un peptide comprend les extrémités terminales (amine N-terminale et carboxyle C-terminal) et les chaînes latérales acido-basiques (Asp, Glu, Cys, Tyr, His, Lys, Arg):
charge nette(pH) = terme N-terminal + terme C-terminal + somme(chaînes latérales)Le calculateur de charge nette évalue cette somme pour toute séquence à un pH choisi, en s appuyant sur l échelle de pKa de Bjellqvist et al. (1993).
Relation avec le point isoélectrique
Le point isoélectrique correspond au pH où cette charge nette s annule. Le calculateur de point isoélectrique localise ce pH par méthode numérique, et le calculateur de courbe charge vs pH restitue le profil de charge complet.
Limites de l approximation linéaire
Cette méthode considère chaque groupement comme isolé dans un solvant homogène. Dans une protéine repliée, l environnement structural et la proximité de charges voisines peuvent modifier les pKa effectifs locaux.
Descripteurs complémentaires
Le calculateur de fraction de résidus chargés dénombre les acides aminés ionisables, tandis que le calculateur d aromaticité quantifie Phe, Trp et Tyr pour les analyses d hydrophobicité et de spectroscopie UV.
En résumé, la charge nette d un peptide à un pH donné s obtient en sommant, pour chaque groupe ionisable, sa contribution de Henderson-Hasselbalch: 1 / (1 + 10^(pH - pKa)) pour un groupe basique et son inverse de signe pour un groupe acide.
Littérature scientifique et références
- Henderson, L. J. (1908). Concerning the relationship between the strength of acids and their capacity to preserve neutrality. American Journal of Physiology, 21(2), 173-179. DOI: 10.1152/ajplegacy.1908.21.2.173. Description initiale de l équilibre tampon.
- Hasselbalch, K. A. (1916). Die Berechnung der Wasserstoffzahl des Blutes. Biochemische Zeitschrift, 78, 112-144. Formulation logarithmique avec l échelle de pH.
- Bjellqvist, B., Hughes, G. J., et al. (1993). The focusing positions of polypeptides in immobilized pH gradients. Electrophoresis, 14(1), 1023-1031. PubMed PMID: 8125050. Constantes de pKa pour résidus peptidiques.
- IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Entrées constantes d acidité et échelle de pH. Pure and Applied Chemistry, 1997.