分子模擬第三彈——基于AutoDock Vina方式實現(xiàn)的分子對接

????這期內(nèi)容承接之前分子對接第二彈的內(nèi)容件相,主要給大家介紹一下如何使用Autodock Vina方式實現(xiàn)分子對接慰于。

????AutodDock Vina是一款由MGL實驗室開發(fā)的分子對接軟件衬衬《砭總體而言狱从,AutoDock操作較為繁瑣膨蛮,對于運行環(huán)境要求也極為嚴格,而AutoDock Vina操作較為簡便季研,相比于AutoDock而言敞葛,其結(jié)合模式預(yù)測的平均準確度也更高,所以編者推薦使用AutoDock Vina与涡。下面我們就看一下基于AutoDock Vina軟件實現(xiàn)的分子對接具體流程是什么吧惹谐?

(視頻教程會在\color{red}{B站或知乎}等平臺同步更新)

軟件需求

????AutoDock Vina對接需要安裝的軟件主要有兩個,大家自行下載安裝即可驼卖,也可后臺私信小編獲劝奔 :
MGLTools(https://ccsb.scripps.edu/mgltools/);
AutoDock Vina(https://vina.scripps.edu/downloads/)酌畜;

對接前準備

????在一個純英文路徑下新建一個文件夾怎囚,并將如下文件復(fù)制到文件夾中:
1)AutoDock Vina軟件安裝路徑下的vina.exe、vina_license.rtf及vina_split.exe檩奠;
2)MGLTools軟件安裝路徑下的adt.bat桩了;
3)需要對接的receptor與ligand對應(yīng)的pdb文件附帽。
(注:上述文件最好放置在同一純英文路徑下,方便后續(xù)操作)井誉。


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受體與配體的處理

1蕉扮、受體處理:

????與此前基于Autodock方式實現(xiàn)分子對接時處理受體方法類似,需要雙擊adt.bat文件打開AutodockTools并對工作目錄進行設(shè)置(參照此前第二彈AutoDock對接教程中的內(nèi)容)颗圣,然后對受體進行去水喳钟、加氫、計算電荷等操作在岂。主要有兩種方式可對受體進行對接前的預(yù)處理:1)系統(tǒng)默認處理:點擊Grid奔则,直接在macromolecule中打開受體的PDB文件,然后默認路徑保存為pdbqt格式即可蔽午;2)手動處理:通過File→Read Molecular打開受體分子易茬,然后分別對其進行去水(edit→delete water)、加極性氫(Edit→Hydrogens→Add→Polar Only→OK)及老、計算電荷(edit→Charges→Compute Gasteiger→確定)等操作抽莱,然后將蛋白分子選擇為受體并保存受體為pdbqt格式(點擊Grid→Macromolecule→Choose→選擇受體→Select Molecule→確定→保存(默認路徑))。

2骄恶、配體處理:

????同樣有兩種處理方式:1)系統(tǒng)默認處理:點擊Ligand食铐,Input→Open→選擇配體文件的pdb文件,依次點擊Torsion Tree→Detect Root僧鲁,Torsion Tree→Choose Torsions→Done虐呻,點擊ligand→Output→Save a PDBQT→保存;2)手動處理:打開配體pdb文件寞秃,并加全氫(已加可不要此操作)斟叼、計算電荷,然后點擊Ligand選項蜕该,點擊Input→Choose→選擇配體文件→確定犁柜,確定配體的可旋轉(zhuǎn)鍵,操作為:點擊Ligand堂淡,依次點擊Torsion Tree→Detect Root馋缅,Torsion Tree→Choose Torsions→Done,點擊ligand→Output→Save a PDBQT→保存绢淀。

剛性對接

????所謂的剛性對接其實就是指在對接的過程中讓受體與配體的構(gòu)象不發(fā)生變化萤悴,具體操作如下:

1、進入工作目錄:

????鍵盤中同時按住Win+R皆的,彈出窗口中輸入cmd覆履,進入電腦命令窗口,然后進入到受體、配體及Vina相關(guān)軟件所在的工作目錄(輸入cd+路徑硝全,跨盤可能有時無反應(yīng)栖雾,需要先進入到指定盤根目錄下再使用cd+路徑命令),之后將vina.exe直接拖入到命令窗口伟众。

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2析藕、受體活性位點的確定:

????如果對接目標為已知活性位點的受體分子,此時只需通過ViewerPro Trial凳厢、Discovery Studio账胧、pymol等軟件在受體活性位點中確定一個中心坐標即可。以ViewerPro Trial軟件為例先紫,在該軟件中打開受體的pdb文件治泥,然后打開其層級結(jié)構(gòu)窗口以展示具體氨基酸,鼠標左擊選中活性位點中一個原子遮精,然后右擊該原子打開Label窗口居夹,在Attribute選項中選擇XYZ,點擊確定后即可展示該原子坐標仑鸥,以該原子坐標作為后續(xù)建立BOX的中心坐標即可(非固定吮播,只需該坐標在活性位點中即可)(也可通過Autodock軟件中的Grid Box功能進行檢驗確立Box是否合適)。如果對接目標為未知活性位點的受體分子眼俊,使用同樣方法在該受體中間位置確定一個坐標即可。

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3粟关、寫入?yún)?shù)并運行:

????在拖入vina.exe后疮胖,可以通過--help命令查看該軟件中的命令。運行對接只需按空格后依次輸入下列命令:--receptor(受體文件名).pdbqt --ligand (配體文件名).pdbqt --center_x 22.7 --center_y -24.7 --center_z -4.3 --size_x 30 --size_y 30 --size_z 30(center后跟的分別為此前確定的活性位點中心坐標闷板,size命令控制以該中心坐標建立盒子的長寬高澎灸。注意:命令之間通過空格隔開),然后點擊回車就會看到如下窗口遮晚,意味著電腦已經(jīng)開始運算性昭。(也可設(shè)置種子使得結(jié)果可重復(fù))

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上述命令也可以直接寫入TXT文本,直接通過--config 文件名.txt直接調(diào)用县遣。
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(結(jié)果中的affinity是指結(jié)合能糜颠,rmsd則是構(gòu)想的均方根偏差)

4、結(jié)果查看:

????運行完成后會在工作目錄下輸出一個pdbqt格式結(jié)果文件萧求,在PMV(安裝AutoDock軟件時附帶的一個軟件其兴,在AutoDock中打開效果一致)中打開受體的pdbqt文件,然后打開同一目錄下生成的結(jié)果文件(pdbqt)夸政,由于結(jié)果文件包含多個結(jié)果元旬,打開時會彈出一個窗口,選擇Conformations及Yes即可,打開后匀归,可通過鍵盤中的左右鍵查看所有結(jié)果坑资,一般按左鍵直到不在變化即為結(jié)合能最小結(jié)果,即對接結(jié)果最優(yōu)穆端。如果需要其他軟件查看結(jié)果袱贮,可通過PMY將配體文件轉(zhuǎn)化為PDB文件后,和受體一同在其他軟件打開即可徙赢。

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半柔性對接

????所謂的半柔性對接是指在對接過程中字柠,研究體系尤其是配體的構(gòu)象允許在一定的范圍內(nèi)變化;半柔性對接與剛性對接相比狡赐,配體處理方式一樣窑业,受體處理方式有所變化

1枕屉、活性位點附近柔性可變氨基酸的確定:

????通過ViewerPro打開之前已經(jīng)對接的結(jié)果(保證配體與受體在同一窗口)常柄,單獨選中配體,然后點擊edit→select搀擂,選中Type與Radius西潘,Type中選擇AminoAcid,Radius輸入半徑哨颂,一般為0.5nm(此軟件單位為?)喷市,然后點擊select即可選中配體周圍0.5nm范圍內(nèi)的氨基酸,將其復(fù)制到新的窗口即可威恼,然后點擊window下的New Data Table品姓,打開后點擊AminoAcid即看到氨基酸。

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2箫措、柔性區(qū)氨基酸的處理

????在Autodock軟件中腹备,通過Flexible Residues選項中的input,打開之前剛性對接處理后的pdbqt文件斤蔓,然后在左邊窗口中選中之前已經(jīng)找出的所有活性位點附近的氨基酸植酥,然后通過Flexible Residues選項中Choose Torsions in Currently Selected Residues,此時會將選中的氨基酸單獨提取出來弦牡,然后通過Flexible Residues選項中的Output里的Save Flexible PDBQT將其保存為柔性部分即可友驮,然后點擊Select中的Invert Select反選,將剩余部分通過Flexible Residues選項中的Output里的Save Rigid PDBQT將其保存為剛性即可(手動輸入名稱及后綴)喇伯。

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3喊儡、進入工作目錄:

????按住Win+R,輸入cmd稻据,進入電腦命令窗口艾猜,然后進入到受體买喧、配體及Vina相關(guān)軟件所在的工作目錄,并將vina.exe直接拖入到命令窗口匆赃。

4淤毛、寫入?yún)?shù)并運行:

????在拖入的vina.exe后,按空格后依次輸入下列命令:--receptor (剛性受體文件名).pdbqt --flex (柔性部分受體文件名).pdbqt --ligand (配體文件名).pdbqt --center_x 22.7 --center_y -24.7 --center_z -4.3 --size_x 30 --size_y 30 --size_z 30(注意:命令之間通過空格隔開)算柳,然后點擊回車就會看到運行窗口(運算時間較長)低淡。上述命令也可以直接寫入TXT文本,直接通過--config 文件名.txt直接調(diào)用瞬项。(中心坐標可以通過ViewerPro Trial確定蔗蹋,盒子大小一般默認30×30×30,可根據(jù)實際情況進行調(diào)整)

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5囱淋、結(jié)果查看:

????在PMV中打開剛性部分受體的pdbqt文件猪杭,然后打開同一目錄下生成的結(jié)果文件(pdbqt),由于結(jié)果文件包含多個結(jié)果妥衣,打開時會彈出一個窗口皂吮,選擇Conformations及Yes即可,打開后税手,可通過左右鍵查看所有結(jié)果蜂筹,一般按左鍵直到不在變化及結(jié)合能最小,即對接結(jié)果最優(yōu)芦倒。如果需要其他軟件查看結(jié)果艺挪,可通過PMY將配體文件轉(zhuǎn)化為PDB文件后,和受體一同在其他軟件打開即可兵扬。


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