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Peptide Calculator

脂肪族指数计算器

计算 Ikai 脂肪族指数,%Ala + 2.9 x %Val + 3.9 x (%Ile + %Leu),用于衡量热稳定性。教育参考,不构成医疗建议。

序列分析

计算器输入项

仅限单字母氨基酸代码 (A-Y)。空格和换行会被忽略。

这是一个数学与实验室参考工具。它不进行诊断、治疗或剂量推荐,也不构成医疗建议。

脂肪族指数由 Ikai 在 1980 年定义,用来预测球状蛋白的热稳定性。它是四种脂肪族残基,也就是丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸,其摩尔百分数的加权组合。

在折叠的蛋白中,脂肪族指数越高,往往对应越高的熔解温度和越强的热稳定性。它是一个稳定性的代用量,而且是为折叠的球状蛋白导出的,并不是为短线性肽导出的。

这里收录它,是把它当作一个可核对的已发表描述量,与 Boman 指数并列,而不是收录不稳定指数,因为后者的已发表系数矩阵很大,难以有把握地从可引用的来源复现出来。

四个残基的加权计数,仅此而已

这个指数把四种残基的摩尔百分数按固定权重加起来,其余十六种残基完全不予理会。丙氨酸的权重是一,缬氨酸是 2.9,异亮氨酸和亮氨酸共用 3.9 这个权重。每一个带电残基、每一个极性残基,以及苯丙氨酸、色氨酸和半胱氨酸,对它都是看不见的。这些权重来自原始工作中的一个回归,是系数而不是物理常数,所以它们编码的只是一个在折叠球状蛋白中观察到的关系,不会更宽。这个来源值得记住,因为它固定了这个数字所描述的群体,也正是它决定了解读在哪里就该停住。

一个直接的后果是,这个标度只被喂给它的组成所限制。一条纯丙氨酸链无论多长都恰好得 100 分,因为它的丙氨酸摩尔百分数是 100,而权重是 1。一条三十二残基的链由八个丙氨酸、八个缬氨酸、八个异亮氨酸和八个亮氨酸组成,它得 25 + 2.9 x 25 + 3.9 x 50,也就是 292.5。这个数字没有任何地方是错的;它说明的是,人们熟悉的、给真实蛋白质引用的 60 到 100 这个范围,是这些蛋白质通常如何组成所带来的一种性质,而不是写进这个指数里的一个上限。

在短链上,分母比权重更要紧。四残基链里的一个丙氨酸是 25%,所以 AGDE 得 25 分,这个数字看着令人安心地像一个蛋白质指数,而实际上它只是这条链的丙氨酸占比。把同一个丙氨酸放进一条四十残基的链,它就是 2.5%,于是指数变成 2.5。 肽长度计算器 能告诉你,在解读结果之前自己处在上面两种情形中的哪一种;而在短链上,它才是决定这个数字有多少分量的那个量。

摩尔百分数的陷阱,以及它为什么容易踩中

公式定义在摩尔百分数上,也就是计数除以链长再乘以一百,而不是定义在普通分数上。手算时在应该填 25 的地方填上 0.25,算出来的结果会小一百倍,而这个错误完全无声,因为算术里没有任何一步会失败:AGDE 算出来是 0.25 而不是 25,它看上去仍然像一个指数,却错了两个数量级。它之所以能通过复核,是因为错误的答案和正确的答案是同一个形状:一个出现在通常装着小数的字段里的小数。

有一个很快的检查能抓住它。对一条含有丙氨酸而不含另外三种被数残基的链,指数必须恰好等于丙氨酸的摩尔百分数,所以这种情况下答案总在 0 到 100 之间。任何超过 100 的数值都说明公式被套在了分数而不是百分数上。另一条路是完全跳过百分数:把每个原始计数乘以它的权重,把四项加起来,最后只除以一次链长。一次除法比两次难出错得多,而计数可以直接从 氨基酸组成计算器 取到。

还有一个相关情形,看上去像故障,其实不是。一条不含那四种被数残基的链会返回零,这是一个真正的算术答案,而不是一个被拒绝的输入。它同时也是本页能给出的信息量最小的答案,因为在一个真实折叠蛋白位于几百中段的标度上,零描述的是一条完全由公式本就打算忽略的残基构成的链。把它作为算出来的值报出,而不是作为错误报出,才是正确行为;把它读成一个低分,而不是读成相关残基的缺失,才是错误。

对于一条从不折叠的链,这个指数忽略了什么

权重背后的相关性,是在组成与折叠球状蛋白的熔解行为之间做出的。短线性肽没有折叠,也就没有任何熔解行为可供这个指数预测,所以稳定性这种读法在这里无处附着。数字本身仍然是四个摩尔百分数的忠实算术摘要。把它当成一条未折叠链的稳定性数值来读,属于范畴错误而不是一点点偏差,而且这是最容易犯的错,因为「稳定性」这个词就印在结果旁边。

除了折叠之外,这个指数对电荷保持沉默,而电荷恰恰决定了链是否留在溶液中。两条丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸百分数完全相同的多肽,可以在它们所含的每一个可电离残基上都不同,而得到完全相同的分数。 疏水残基比例 不加权重地数那些非极性残基,因此只有部分重叠;而 GRAVY 疏水性指南 讲清楚了为什么逐残基的加权平均才是真正会对这类变化作出反应的摘要。电荷是最常决定一条多肽在溶液中如何表现的变量,而一个看不见它的指数,回答的是一个比通常被问到的那个问题更窄的问题。

链长以一种会让人栽跟头的方式隐形。两条组成完全相同的链无论多长都得到相同的分数,因为百分数在两种情形下都相同。这是定义的直接后果,也意味着这个指数不是长度描述量。在长度差别很大的链之间比较它,等于同时在比较组成和长度;否则这个比较就不是同类比较,而结果上的差异可能对你原本想考察的那个改变什么也没说。

把这个数字读成一次比较,而不是一个温度

结果是无量纲的,它不是温度。不存在从脂肪族指数换算到摄氏度熔点的已发表公式,因为这个指数是套在组成上的回归系数,而不是物理量。它有用的形式是一种排序:在长度相近、折叠情况相近的链之间,较高的值处在原始数据里与较高熔解行为相关的那一端。换任何一种用法它就不再承载意义,而一个不附带组成就被引用的数字,任何人都无法核对。

所以诚实的用法是比较性的,而且范围很窄。在两条序列上各算一次,看看四个百分数里究竟哪一个变了,然后把差值当作一个去别处看看的理由,而不是一个结果本身。如果数字背后的问题是这条链有多疏水, GRAVY 分数计算器 回答得更直接;如果问题是这条序列可能以多强的程度贴在一个蛋白质表面上, Boman 指数 才是为这件事建的;而如果问题只是这条链含有多少材料, 分子量与多肽计算指南 才是相关的那套算术。

本计算器的工作原理

公式用的是摩尔百分数,而不是摩尔分数,这一点值得说精确,因为用分数而不是百分数算出来的值会小一百倍。

丙氨酸的权重是 1,缬氨酸是 2.9,异亮氨酸与亮氨酸共用 3.9 这个权重。其余每一个残基都直接间接不贡献任何东西。所以这个指数本质上就是四个特定残基计数的一次重新缩放。

公式

  • AI = X(Ala) + 2.9 x X(Val) + 3.9 x (X(Ile) + X(Leu))

    X
    该残基的摩尔百分数,也就是计数除以链长再乘以一百

    是摩尔百分数,不是摩尔分数。手工复算这个指数时,这是最常见的单一错误。

完整算例

AGDE 的脂肪族指数

仅为算例。所选数字是为了便于核对运算过程,并不代表剂量、方案或任何建议。

已知

序列
AGDE
丙氨酸计数
1
缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸计数
0
  1. 丙氨酸摩尔百分数
    代入
    1 / 4 x 100
    结果
    25
  2. 缬氨酸摩尔百分数
    代入
    0 / 4 x 100
    结果
    0
  3. 异亮氨酸与亮氨酸摩尔百分数
    代入
    0 / 4 x 100
    结果
    0
  4. 合并
    代入
    25 + 2.9 x 0 + 3.9 x 0
    结果
    25

这说明了什么

因为只出现了丙氨酸,这个指数恰好等于丙氨酸的摩尔百分数。结果 25 是一个摩尔百分数的数值,而不是一个分数,这就是为什么手工计算时若用 0.25,会错上一百倍。

理解各项输入

氨基酸序列
以单字母代码表示的链。

理解各项输出

脂肪族指数
Ikai 脂肪族指数。在折叠的球状蛋白中,较高的值意味着预测的热稳定性更高。这类蛋白的典型范围大致从 60 到 100 以上。

单位说明

Mole percent
计数除以链长再乘以一百。这个指数就是在这个单位下定义的。
Aliphatic
这里的丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸,也就是公式所数的四个残基。

常见错误

  • 用摩尔分数而不是摩尔百分数,会让结果小一百倍。这是手工复算这个指数时的经典错误。
  • 把这个指数套在一条短线性肽上,再把数字读成熔解温度。它预测的是折叠蛋白之间的相对稳定性,而不是一条未折叠肽在溶液中的行为。
  • 以为缬氨酸和亮氨酸可以互换。缬氨酸的权重是 2.9,亮氨酸是 3.9,它们是分开计数的。

重要局限

  • 它是在折叠球状蛋白上导出并验证的。一条短线性肽并未折叠,所以稳定性的解读不能照搬。
  • 它完全忽略其他每一个残基,包括带电的那些,所以两条指数相同的多肽表现可能很不一样。
  • 是一个没有误差棒的数字。它是套在一条序列上的线性回归系数,而不是一次测量。

常见问题

What does the aliphatic index calculator compute?

It computes a single number reflecting the relative volume occupied by aliphatic side chains, alanine, valine, isoleucine and leucine, in a peptide, a proxy that correlates with thermal stability.

What is the formula behind the aliphatic index calculator?

AI = X(Ala) + 2.9 x X(Val) + 3.9 x (X(Ile) + X(Leu)), where each X is the mole percent of that residue in the sequence, following Ikai (1980).

How do I use the aliphatic index calculator?

Enter a peptide sequence. The calculator returns the aliphatic index.

How do I interpret the aliphatic index value?

A higher aliphatic index is generally associated with greater thermal stability across a wide range of proteins, though this is a statistical tendency from the original Ikai study, not a guarantee for any specific peptide.

Why were Ala, Val, Ile and Leu weighted differently on the aliphatic index calculator?

The coefficients, 1, 2.9, 3.9, 3.9, approximate each residue’s relative side chain volume contribution to packing density, as derived empirically by Ikai from a protein dataset.

Why does this site use aliphatic index instead of the more commonly cited instability index?

The instability index (Guruprasad, Reddy and Pandit 1990) depends on a large, non-trivially reproducible dipeptide weight matrix; this site does not fabricate that matrix from an unverifiable source, and uses aliphatic index and Boman index instead as directly verifiable, single formula alternatives.

What units does the aliphatic index calculator use?

The aliphatic index is a dimensionless number, not a percentage or physical unit.

Is the aliphatic index calculator free?

Yes. The aliphatic index calculator runs entirely in your browser.