01小分子-蛋白分子對接

蛋白受體選擇

UniProt數(shù)據(jù)庫: https://www.uniprot.org/

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這里以CEACAM6為例
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優(yōu)先選擇實驗解析的蛋白結構芒炼,且分辨率較低結構缺失較少的蛋白結構运提。這里確定IDENTIFIER為4Y8A,共A/B兩條鏈
PDB數(shù)據(jù)庫: https://www1.rcsb.org/
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下載蛋白結構到工作文件夾彼棍,注意分子對接工作文件路徑不能存在中文
總結:需要根據(jù)一些文獻知識娃惯,了解一般配體所在的部位即相關活性位點跷乐。有沒有已知的結合區(qū)域來參考選擇,我個人認為趾浅,如果沒有已知的結合區(qū)域來參考選擇愕提,鏈越長的越好,后期還可以進行可藥性口袋預測皿哨。有的還是多條肽鏈的復合物揪荣,如果是二聚體的,后面對接可以刪除一個往史≌叹保總之,需要先了解這些所解析的晶體結構是否已經(jīng)包含了擬對接分子的潛在結合位點,已知的配體和我們要對接的分子結構相似度挨决。越相似越好请祖,還需注意晶體結構中蛋白序列是否為野生型、是否含有PTM脖祈、是否存在有可能引起構象變化的特殊有機溶劑和別構效應分子等肆捕。如果系列晶體結構的性質都類似,選擇分辨率最高的盖高。

配體分子文件格式轉換

PubChem數(shù)據(jù)庫:https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/

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以姜黃素為例慎陵,下載3D結構sdf文件
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Open Babel軟件將sdf格式轉換成PDB格式
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蛋白受體文件的預處理

pyMOL軟件預處理

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設置工作文件夾
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導入蛋白,或者直接fetch 4Y8A命令
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切換到鏈選擇模式喻奥,輸入命令remove chain B
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返回殘基選擇模式
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顯示蛋白序列
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以氨基酸名稱顯示
刪除水分子席纽,輸入命令remove solvent,或把鏈為0的刪掉
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刪除金屬離子及其他溶劑分子或配體
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導出蛋白4Y8A_PYMOL.pdb文件
修復蛋白結構
SWIFT數(shù)據(jù)庫:https://swift.cmbi.umcn.nl/servers/html/model.html
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保存蛋白prepdock.pdb文件
AutoDockTools軟件預處理
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設置工作文件夾
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導入蛋白prepdock.pdb文件
這里撞蚕,顏色顯示方式润梯,我們可以點擊CL欄的下三角符號,可以通過不同方法按照顏色選擇甥厦。比如下面的纺铭,通過原子類型。
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設置蛋白展示風格
關于什么顏色代表什么原子刀疙,如下:
066acd388cbfe34fe7aaecf302d45abf.png

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加氫:在選擇一個分子作為配體或受體之前舶赔,必須把所有的氫都加到這個分子上
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保存受體文件,上面這一步操作方式選擇大分子會自動執(zhí)行以下一系列初始化步驟谦秧,ADT檢查分子是否帶有電荷顿痪。如果沒有,它會給每個原子加上Gasteiger電荷油够。記住蚁袭,所有的氫必須先加到大分子上,然后才被選中石咬。如果分子已經(jīng)帶電荷揩悄,ADT會問你是否想保留輸入電荷而不是增加Gasteiger電荷。還有鬼悠,該步驟删性,ADT會合并非極性氫,如果你不需要焕窝,需要手動設置蹬挺。

口袋預測

PROTEIN PLUS數(shù)據(jù)庫:https://proteins.plus/

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上傳蛋白prepare.pdb文件
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下載結果篩選可藥性打分最高的口袋命名為pocket.pdb文件
Open Babel軟件將pocket.pdb文件轉換為pocket.pdbqt文件
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設置工作文件夾
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導入口袋文件pocket.pdbqt
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設置顯示風格
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x,y,z先設置為10左右,盒子調(diào)整顯示為線條
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保存好設置好的盒子參數(shù)

配體小分子的預處理

AutoDockTools軟件預處理

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設置工作文件夾
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導入小分子Curcumin.pdb文件
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在選擇一個分子作為配體或受體之前它掂,必須把所有的氫都加到這個分子上巴帮。
這里打開小分子文件后溯泣,加氫這一步彈出的窗口默認就行,如果讀入的mol2格式的文件榕茧,那么在方法處選擇的是withBondOrder 垃沦,默認也是withBondOrder。
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將分子選擇為配體
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檢測中心
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檢測扭轉鍵
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導出Curcumin.pdbqt文件
特殊情況
有時候用押,我們不手動添加電荷肢簿,按照上面的操作,有的小分子也會報錯蜻拨,那就是每個電荷都為零的情況池充,我們在選擇作為配體之前需要計算Gasteiger電荷,具體怎么計算看下圖缎讼,按照下圖操作后在設置為配體
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AutoDock對接操作與對接結果解讀

把下面兩個軟件復制到工作文件夾


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設置工作文件夾


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導入prepdock.pdqpt文件
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導入Curcumin.pdbqt文件
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調(diào)整顯示風格


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設置口袋盒子參數(shù)
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當小分子在盒子中時通過將上圖√去掉收夸,右鍵選擇小分子進行拖動出來,操作好后√選回去保持原設置
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保存盒子
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導出GPF文件4Y8A.gpf
接下來運行Grid
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選擇我們前面保存的4Y8A.gpf文件休涤,選擇后log Filename這一欄就會自動填寫咱圆,這里需要注意的是笛辟,工作目錄需要和我們前面設置的一樣
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點擊launch后會彈出窗口功氨,不要關閉這個窗口,因為程序一直在運行手幢,這個過程你在工作目錄下生成一些map格式的文件
接下來捷凄,準備AutoDock的運行參數(shù)以及計算方法。這里選擇的是半柔性對接围来,選擇Set Rigid Filename跺涤。


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選擇prepdock.pdbqt文件
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設置搜索參數(shù)和算法,在最后一個彈出框中监透,第一個選項桶错,Number of GA Runs表示我們對接多少次,這里默認0次胀蛮,官方建議對接50次以上院刁。還有,Maximum Number of evals 和Maximum Number of generations 的值可以設置大一些粪狼,從而獲得較優(yōu)構象退腥,但值越大,后面運行AutoDock的時間會越長再榄。
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設置對接參數(shù)
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導出DPF文件4Y8A.dpf
接下來運行AutoDock
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在對接完成之后需要分析分子對接結果狡刘,我們先用文本文檔軟件打開我們的dlg文件。文件頭部是使用的軟件版本等信息困鸥,然后是程序運行的一些參數(shù)記錄嗅蔬。
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FINAL GENETIC ALGORITHM DOCKED STATE往下是我們的對接結果,如果不是用GENETIC ALGORITHM DOCKED,該出名稱不一樣购城,結果中吕座,Run = 1是第一次對接的結果。我們重點看Estimated Free Energy of Binding這個參數(shù)瘪板,但這里的Run = 1不代表結合能最低吴趴,只是運行的一個順序,一次對接有50個結果侮攀。
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我們一直往下拉锣枝,在CLUSTERING HISTOGRAM處會看見一個表。這里把50個運行結果統(tǒng)計在這里表示兰英,我們可以清楚的看到撇叁,第12次的運行結果的結合能才是最低的。
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接下來我們用ADT分析對接結果畦贸,先把當前窗口的所有分子刪除陨闹。
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通過Analyze-Dockings-Open來打開分子對接的輸出文件4Y8A.dlg
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我們可以看到,當前結果的結合能是-0.52薄坏,在對接位置處產(chǎn)生了1個氫鍵趋厉,位置是第1個氨基酸處。
我們可以加載所有的信息出來胶坠,和前面文本文件打開的信息一樣


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我們切換回第一個君账,寫出復合物,彈出保存文件窗口沈善,輸出文件是pdbqt格式
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這里命名為result.pdbqt乡数。后續(xù)可以轉換為pdb格式,用如pymol等其他軟件進行可視化美化闻牡。如果結合能小于-1.2kcal/mol或者小于-5kj/mol净赴,那么我們認為對接結果是可行的,可以選擇最低的罩润。
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