末端修饰计算器
将独立的、参考 UniMod 的质量差值分别加到 N 端(游离胺、乙酰化,或由 Gln 或 Glu 生成焦谷氨酸)和 C 端(游离酸或酰胺化)上,叠加到基础质量。教育参考,不构成医疗或剂量建议。
分子与质量
计算器输入项
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。
末端修饰是加在多肽的两个末端而不是侧链上的,而这两个末端可以各自独立地被修饰。这个计算器把一个 N 端修饰和一个 C 端修饰作用到一个基数质量上,并把两处偏移分别返回。
N 端的选项中有两个在化学上很有意思,而不是一次简单相加。焦谷氨酸的形成,是一条首残基为谷氨酰胺或谷氨酸的多肽发生环化时发生的事情,它使质量改变约 17 或 18 Da,而在纸面上这条多肽看上去几乎没变。
这在实际中要紧,因为环化的 N 端是两种产品之间一处真实的差别,而一份写着焦谷氨酰的规格意味着一个特定的质量,由裸序列所作的计算不会复现它。
为什么两个末端要与链条分开处理
一条线性多肽恰好有两个化学上不同的末端,每一个都带着一个在分子别处根本不出现的官能团:N 端的一个游离胺和 C 端的一个游离羧基。两者都可以各自独立地被封端,而且因为这两个位点彼此相距甚远,两处偏移只是相加,彼此毫无作用。这就是为什么本页用两个选择器并返回两个增量加上总数,而不是提供一个合并选项。不存在「给一端封端就迫使另一端改变」的情形,而这恰恰就是这两个选择器彼此独立、而不是一对互斥选项的原因。
把两个末端单独对待的第二个理由是,末端修饰改变的不只是质量,还有元素组成。环化的 N 端会从分子式里去掉原子,酰胺化的 C 端也一样,所以由一条裸序列算出的分子式只要任何一端被封顶就对不上了。 分子式计算器 会愉快地为未修饰的链给出一个分子式,而那个分子式对物料来说是错的,并且是单靠质量无法揭示的那种错,因为许多不同的分子式可以共享同一个质量,却没有哪个分子式可以只对一半。
焦谷氨酸,以及两条路径为什么不同
N 端的环化是值得推一遍的情形,因为它在化学上有意思,也因为它的质量效应小到足以藏起来。一条以谷氨酰胺开头的链通过失去氨而环化,在单同位素约定下是 17.026549 Da。一条以谷氨酸开头的链则改为通过失去水而环化,那是 18.010565 Da。两个不同的起始残基给出同一个有名字的产物和两个不同的质量,而把它们分开的 0.984016 Da 恰好就是一个氧与一个胺之差,它同样把酰胺化与脱酰胺分开。两种离去都不会在那一端留下一个游离胺,所以两条路径消耗的是同一个反应性基团,而它们移动质量的量相差不到一个道尔顿。
十七或十八道尔顿是任何长度的多肽的一个小零头,小到足以躲进一个取整过的规格容差里。一位把分子量报到一位小数的供应商,其分辨力是 0.05 Da,所以一个环化的末端在那个数字里根本不会显为一处不一致。它所改变的东西无论如何都是真实的:N 端的游离胺被消耗掉了,这是分子反应性基团上的差别,而不只是质量上的差别,并且没有任何由裸序列出发的计算能复现它。基数质量所来自的那次求和写在 分子量与多肽计算指南 里。
为什么酰胺化是最难察觉的一处偏移
酰胺化用一个酰胺取代末端的羧基,即去掉一个氧和一个氢,同时加上一个氮和两个氢,净损失 0.984016 Da。在上面例题所用的那条 390 Da 链上,那是四分之一个百分点;而在一条几千道尔顿的多肽上,它远不到十分之一个百分点。这样小的偏移对任何以低精度报出的规格都是不可见的,对任何用眼睛比较质量的人也同样不可见。N 端的选项通常大出很多,所以在一条两端都被封的多肽上,是焦谷氨酰状态主导了总数,而酰胺化藏在它里面。
总数是两个末端变得可辨认的地方。取五个丙氨酸残基,未修饰平均质量是 373.4093,同时施加一个由谷氨酰胺环化而成的 N 端和一个酰胺化的 C 端。两处增量把质量带到 355.3987。如果环化改走谷氨酸那条路,同一条链落在 354.4147,恰好低 0.984016。把这两个数字并排看,就清楚了一份落在其中任何一个附近的规格描述的是一种末端状态,而不是另一种多肽,而 摩尔质量交叉核对计算器 报出任何一种差距的百分比,使两者一眼就能分开。
从质量决定不了什么
本页没有任何东西确立某份物料带有其中任何一种状态。一个产品是否被乙酰化、酰胺化或环化,是样品的一项属性,它必须来自描述它的那份文件或者来自一次测量,绝不能来自一次计算。本页提供的是每个选项所蕴含的质量,于是一个报出的数值在问题已知之后变得可以解读,而一处不一致也会带着一小组有名字的候选解释,而不是一个也没有。当一份规格和一条序列被放在一起读时,要抓住的就是「算出来的质量」与「已确立的事实」之间的这个区别。
这个设计还带来另外两条界限。基数质量是手工敲进来的,所以它可能带着错误的同位素约定,而既然这里每一个增量都是单同位素的, 单同位素质量计算器 才是自洽的出发点,而 平均分子量计算器 给的是一个近似。而且计算器并没有拿到序列,所以它根本无法核对首残基是不是谷氨酰胺或谷氨酸,而这恰恰是让两个环化选项有意义的那一个前提。链内修饰属于 修饰质量计算器 ,而当一个报出的质量必须变回一种组成时, 质量推测序列估算器 就是那个从一个质量而不是从一条序列出发的工具。
本计算器的工作原理
每一个末端都有一个游离选项,增量为零,以及一个或多个带 UniMod 出处增量的修饰选项。两个增量彼此独立,所以总数就是它们的和。
谷氨酰胺通过失去氨而环化,损失 17.026549 Da。谷氨酸通过失去水而环化,损失 18.010565 Da。这两个数之差是 0.984016 Da,与分开酰胺化和脱酰胺的是同一个质量差,而且这不是巧合:两者都是氧与胺之差。
公式
-
modified mass = base mass + N terminal delta + C terminal delta
- N terminal delta
- 作用在第一个残基上的偏移
- C terminal delta
- 作用在最后一个残基上的偏移
-
pyroGlu from Gln: -17.026549 | pyroGlu from Glu: -18.010565 | acetyl: +42.010565 | amidated: -0.984016
四个都是单同位素的,全部来自 UniMod。任一端游离时为零。
完整算例
一个焦谷氨酰 N 端加一个酰胺化 C 端
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
- 基数质量
- 390.35 Da
- N 端
- pyroGlu from Gln, -17.026549 Da
- C 端
- amidated, -0.984016 Da
- 加上 N 端的偏移
- 代入
- 390.35 - 17.026549
- 结果
- 373.323451 Da
- 加上 C 端的偏移
- 代入
- 373.323451 - 0.984016
- 结果
- 372.339435 Da
这说明了什么
两处末端改变都让多肽变轻,而焦谷氨酰那一处占主导。如果一份规格报出的质量比裸序列数值低大约 18 Da,环化的 N 端是一个应当首先检查的强候选解释。
理解各项输入
- 基础质量 (Da)
- 未修饰的质量。与修饰质量计算器一样,请在平均与单同位素之间保持一致,因为这里每一个增量都是单同位素的。
- N端修饰
- 第一个残基的状态:游离、乙酰化,或者由谷氨酰胺或谷氨酸环化而成。
- 注意: 两个环化选项不能互换。以 Gln 开头的失去 17.026549,以 Glu 开头的失去 18.010565,选错一个就留下 0.98 Da 的误差。
- C端修饰
- 最后一个残基的状态:游离或酰胺化。
理解各项输出
- 修饰后质量
- 同时套用两处末端偏移之后的基数质量。
- N端质量偏移
- 单独作用于 N 端的偏移,好让读者看出是哪一端造成了一个很大的变化。
- C端质量偏移
- 单独作用于 C 端的偏移。
单位说明
- Pyroglutamate
- 焦谷氨酸。末端谷氨酰胺或谷氨酸的一种环化形式,分别通过失去氨或失去水形成。在多肽中很常见,而且常常不会写在规格上。
- Amidation
- 酰胺化。把末端羧基转成酰胺。净损失 0.984016 Da,所以它几乎质量中性。
常见错误
- 把这些增量加到平均分子量上。它们是单同位素数值。
- 假定一条多肽两端都未修饰。研究用多肽中有很大一部分在一端被乙酰化、酰胺化或环化,而规格正是在应当写明它的地方。
- 把大约 18 Da 的质量差读成一次氧化。氧化是 +15.994915,而由谷氨酸形成的焦谷氨酰是 -18.010565,正负号相反而幅度相近。
重要局限
- 要让环化选项有意义,首残基必须是谷氨酰胺或谷氨酸。计算器不核对序列,因为它根本没有拿到序列。
- 超出乙酰化与酰胺化之外的末端封端没有覆盖。
- 它算的是一份质量收支,不是一次化学核实。
常见问题
What does the terminal modification mass calculator compute?
It applies independent N-terminal and C-terminal mass modifications to a base peptide mass and reports the modified mass along with each terminal's individual delta.
Which N-terminal modifications does the terminal modification calculator support?
Free (no modification, delta 0), acetylation (+42.010565 Da), pyroglutamate formation from an N-terminal glutamine (-17.026549 Da, loss of NH3), and pyroglutamate formation from an N-terminal glutamate (-18.010565 Da, loss of H2O).
Which C-terminal modifications does the terminal modification calculator support?
Free (delta 0) or amidation (-0.984016 Da).
Where do the terminal modification calculator’s mass delta values come from?
The UniMod database (unimod.org): Acetyl (UniMod:1), Gln->pyro-Glu (UniMod:28), Glu->pyro-Glu (UniMod:27), and Amidated (UniMod:2).
How do I use the terminal modification mass calculator?
Enter the base mass, then choose the N-terminal state and the C-terminal state independently from their dropdowns. The calculator sums both deltas onto the base mass.
Why is pyroglutamate formation listed separately for glutamine and glutamate on this calculator?
The two cyclization reactions lose different small molecules (ammonia from glutamine, water from glutamate), so they carry different mass deltas even though both produce a pyroglutamate N-terminus.
Can I combine a terminal modification with a mid-chain modification like phosphorylation?
Not in a single calculator run. Apply the terminal modification here, then feed the resulting mass into the modification mass calculator as the new base mass to layer on a mid-chain modification.
Is the terminal modification mass calculator free to use?
Yes, it runs entirely client side in your browser.