AutoDock Vina(以下称为Vina)是最为常用的免费的分子对接软件。和之前的版本AutoDock 4相比,Vina的对接精度更高,且支持多核机器进行并行计算。我们选取KIT蛋白和sunitinib(舒尼替尼)的复合物晶体(PDB ID:3G0E)作为例子,将sunitinib对接到KIT蛋白,然后作图。首先我们需要下载AutoDockTools,AutoDock Vina。打开AutoDockTools,
导入受体KIT蛋白,File——Read Molecule, 我们需要把它保存成PDBQT格式的文件,Grid——Macromolecule——Choose,
点击Select Molecule,之后会弹出warning,可以忽略,然后保存成3g0e_receptor.pdbqt。大分子准备好了,接下来准备小分子。Sunitinib的三维结构我们直接从DrugBank上下载,保存成sunitinib.pdb,Ligand——Input——Open,
Ligand——Output——Save as PDBQT,保存成sunitinib.pdbqt,要对接的小分子准备好了。接下来,我们需要确定对接的口袋的位置,也就是晶体中小分子的结合位点,我们打开3g0e_ligand.pdb文件,Ligand——Input——Open,
同样按上面的步骤保存成3g0e_ligand.pdbqt。然后Grid——Set Map Types——Choose Ligand,
Grid——Grid Box——Center——Center on ligand,
其中x center,y center和z center的值我们需要记录下来。至此,我们前期的准备工作完成了。接下来用Vina进行对接,打开windows的命令行窗口,切换到vina.exe的所在路径(使用Vina需要会使用命令行,用cd进入vina.exe的所在目录),然后输入vina.exe,如下:
下面解释下这些参数:--receptor是指受体蛋白的PDBQT文件;--flex是柔性残基侧链,这个参数是在柔性对接时指定,一般不会用;--ligand是需要对接的小分子PDBQT文件;--center_x,--center_y,--center_z是对接口袋的中心坐标;--size_x,--size_y,--size_z是对接口袋的搜索范围(就是长宽高);--out是输出小分子对接后的PDBQT文件;--log是日志文件;--cpu是机器的cpu数,Vina会检测到cpu数,所以不用指定;--seed是指随机数种,不同的随机数种可能会产生不一样的结果,为了使结果具有重复性,可以指定一个值;--exhaustiveness,增大exhaustiveness,会增加搜索时间,会更有可能搜索到最小值;--num_modes是输出构象的数目;--energy_range是最好和最坏构象的能量差的范围;--config可以把上面参数写到配置文件中。我们运行vina.exe,受体和配体是我们之前准备的两个PDBQT文件,中心坐标是上面Grid Box窗口中的坐标,size我们都设为45,因为sunitinib的分子较大(这个可以根据经验设置),--num_mode设为1即只输出一个最佳构象,--seed设为10保证结果可重复性。
最后,会给出一个打分-8.7,这个值越负代表构象越合理,根据经验,一般高于-7的打分说明结合模式是favorable的。当然,具体结合模式需要人为查看。打开PyMoL,导入受体分子3g0e_receptor.pdb和sunitnib_docked.pdbqt,File——Save Molecule,选择这两个分子,
保存成一个文件,3g0e_receptor_sunitinib_docked.pdb。最后,我们需要做一张展示对接结果的图。为了能够分析小分子和蛋白的相互作用,我们将这个PDB文件上传到PLIP服务器(Protein Ligand Interaction Profiler,https://plip.biotec.tu-dresden.de/plip-web/plip/index)
上传PDB文件后,点击Run analysis,会很快输出分析结果,选择SMALLMOLECULE——UNK——UNK-Z-0,
会给出小分子的具体相互作用,我们可以看到有一个氢键作用和多个疏水作用,可以下载渲染后的图片,或者PSE文件(PyMoL Session File)。如果想做更高质量的图,可以记录上面的相互作用信息,然后在PyMoL中做图,如下:
其中,粉色的为sunitinib,蓝色的是口袋关键残基,KIT蛋白显示为卡通模式并显示为白色,红色虚线代表氢键,黄色虚线代表疏水作用。最后,需要说明的是,如果我们只对接少量分子,一般不能过于相信打分,还需要实验数据和药物化学相关经验来判断最佳构象。下一期我们将介绍虚拟筛选相关的内容。
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