Wikipedia lo tiene cubierto: cálculos de proteína pKa; como lo hacemos, esto es lo que obtuve de él:
Este documento (página en wiley.com), referenciado de Wikipedia, proporcionó una buena introducción en su introducción:
Los métodos de predicción de pKa más populares para las proteínas 8-13 se basan en modelos de continuum electrostático que resuelven numéricamente la ecuación de Poisson-Boltzmann linealizada (LPBE). En estos métodos, la proteína se trata mediante un campo de fuerza de mecánica molecular, integrado en un continuo dieléctrico uniforme con constantes dieléctricas de 80 para el disolvente y 4-20 para el interior de la proteína. Un cambio de pKa se calcula a partir de la diferencia en energía electrostática de un residuo en su forma cargada y neutra y este cambio se agrega a un valor pKa modelo. Estos modelos 8 , 14-17 generalmente tienen una desviación de la raíz media cuadrática (RMSD) del experimento de <1. Sin embargo, los modelos LPBE actualmente disponibles tienden a sobreestimar las interacciones carga-carga intraproteína 18 , 19 y subestiman los efectos de la unión de hidrógeno y la desolvatación en el cálculo de los cambios de pKa. 20 Los métodos LPBE generalmente requieren de diez minutos a horas de tiempo de la computadora.
Los valores de pKa de ácidos y bases orgánicos pequeños se pueden predecir con el método 21 de Hammet-Taft basado en la relación empírica entre los desplazamientos de pKa y los sustituyentes. El método de Hammet-Taft es preciso para moléculas similares a las incluidas en la parametrización y es muy rápido. Sin embargo, generalmente no es aplicable a las proteínas debido a que los cambios en la proteína pKa no se deben únicamente a los efectos del sustituyente.
Asi que:
- Hay enfoques computacionales basados en LPBE
- Como se explica en los documentos, la mayoría de los valores experimentales provienen de estudios de proteínas modelo, como RNAse.
- Implícito en todo esto, la cadena lateral libre y la cadena lateral, el contexto de la proteína en sí tendrá diferentes valores de pKa. Lo que nos importa como químicos proteicos es el pKa real en el contexto de la proteína. Pero si la pregunta es, ¿cómo se calcula el pKa de un aminoácido libre, un buen punto de partida para entender qué es el pKa en contexto? Entonces los experimentos son titulaciones simples con un medidor de pH y algo de NaOH:
Esta es la curva para alanina, que tiene un pKa de 6, que es el promedio del pKa de sus grupos COOH y NH3 (por lo tanto, el promedio de 2.34 y 9.69, respectivamente). Puede ver que 2.34 y 9.69 son ‘puntos de equivalencia’ en la curva de valoración anterior. Mejor, explicación más larga aquí: Conferencia 26 ¿Hay alguna prueba (química o física) para diagnosticar una “adicción”?
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Superposición de proyecciones 2D ([math] ^ {1} [/ math] H y carboxyl [math] ^ {13} [/ math] dimensiones C) a pH 4.20 en negro y pH 2.79 en rojo. 
Carboxyl [math] ^ {13} [/ math] C desplazamientos químicos para cada residuo a diferentes valores de pH. De esto, por ejemplo, E174 tiene ap [math] K_ {a} [/ math] de 3.2. 