分子对接

分子对接技术简介胡远东1.DockingsmallmoleculeswithLibDocktutorial目的：给一组配体分子和蛋白活性部位，探索使用LibDock进行对接和分析所需功能和模块：DiscoveryStudioVisualizerclient,DSLibDock,和DSCatalystConformation.所需数据文件：pdb1kim_protH.msv和TK_xray_ligs.sd.所需时间：20分钟介绍本教程中，一组配体分子将被对接到胸苷激酶（thymidinekinase）中，本教程包括：•准备分子对接体系，执行分子对接计算•分析配体对接姿态准备分子对接体系，执行分子对接计算1.定义受体分子Todefinetheproteinasthereceptor在文件浏览器中找到数据文件pdb1kim_protH.msv，鼠标双击，该蛋白将在一个新的三维窗口中出现。在系统视图中，展开Cell，点击1kim_proth选择它。然后在工具浏览器中从下拉列表中选择Receptor-LigandInteractions，打开Receptor-LigandInteractions工具面板，在BindingSite工具面板下的Definition工具组中点击“DefineSelectedMoleculeasReceptor”将前面选择的蛋白分子1kim定义为受体分子供下一步使用。2.发现受体中可能的结合部位在BindingSite工具面板中点击FindSitesfromReceptorCavities发现受体中可能的结合部位。在系统视图中展开1kim_proth，可以看到识别出9个可能的结合位点，最大的可能的结合位点被展示在图形视图中。注：使用Display工具组中的NextSite和PreviousSite观看其它结合位点图受体活性位点示意图3.从结合部位定义球在系统视图中点击选择Site1，点击View工具栏中的FitToScreen按钮放大结合位点，然后点击BindingSite工具面板下Definition工具组中的DefineSpherefromSelection，这在结合部位定义出一个红色球，球的名称为SBD_Site_Sphere。4.修改活性部位球半径在体系视图中，点击“SBD_Site_Sphere”选择它，接着右键点击“SBD_Site_Sphere”选择“AttributesofSBD_Site_Sphere...”，打开“SphereObjectsAttributes”对话框，在对话框中找到半径（Radius）那一行，将值设置为9，点击OK按钮。增大半径的目的是为了使得活性部位的大多数点被包含在这个球内，这点可以从视图窗口得到证实。在体系视图中通过点击“Site1”前面的框将“Site1”从三维窗口中隐去，在接着的对接中“Site1”不会被用到。按CTRL+T隐去窗口中的数据表格（DataTable）。5.以表格浏览器形式打开配体文件在文件浏览器中找到配体文件TK_xray_ligs.sd，双击，配体文件以表格浏览形式打开。图以表格形式浏览待对接分子6.打开流程，修改参数在Protocols浏览器中展开Receptor-LigandInteractions文件夹，双击DockLigands(LibDock)流程，流程对应参数在参数浏览器中打开。在参数浏览器中，点击InputReceptor参数，从下拉列表中选择pdb1kim_protH:1kim_proth设置受体蛋白。点击InputLigands参数，接着点击按钮，打开指定配体对话框。在对话框中点击AllligandsfromaTableBrowser单选按钮，从下拉列表中选择TK_xray_ligs，然后点击OK按钮，指定对接配体。点击InputSiteSphere参数，从下拉列表中选择coordinatesofthesphere。点击DockingPreferences参数，从下拉列表中选择UserSpecified，这允许你为对接计算改变特定的参数。展开DockingPreferences参数，点击MaxHitstoSave参数，输入值10。注：对本教程，降低缺省设置导致报告的配体对接姿态数目减少。图对接参数设置7.运行分子对接计算，查看结果点击流程工具栏（Protocolstoolbar）中的按钮运行作业，等待作业完成。这个作业在Pentium4,2GbRAM,2.8GHzmachine电脑上大约需要花1分钟。为清晰起见，从菜单栏中选择“Window|CloseAll”关闭不必要窗口。待作业完成后，双击作业浏览器中刚完成的分子对接作业，打开Report.htm，点击该文件中Output部分的ViewResults链接，打开对接计算的结果。打开的表格中显示出配体最好打分pose。图Report.htm内容8.浏览对接poses点击激活“TK_xray_ligs-TableBrowser”表格，，按CTRL＋1隐藏流程浏览器和作业浏览器。然后在图形窗口中点击“bindingsitesphere”表面选择它，鼠标右键点击图形窗口选择“Hide”隐藏“bindingsitesphere”。点击表格中第一行的1e2k_lig，按CTRL+H打开体系视图，这会将该配体添加到体系视图中并在图形窗口中显示出来。在体系视图中，点击1e2k_lig选择它，在工具栏中点击按钮，蛋白结合部位被放大。在视图窗口中，鼠标右键点击后选择“Receptor-LigandHydrogenBonds”，受体原子与配体对接poses间的氢键会通过绿线显示出来。为了更好的观察受体分子与配体对接pose间的相互作用，可以对体系进行旋转以获得最佳的观赏角度。在表格浏览器中，点击浏览其他的配体对接poses。图浏览对接结果分析对接姿势计算对接姿势的RMSD值，受体与对接姿势间形成的氢键及紧密接触（范德华碰撞）情况，使用AnalyzeLigandPosesprotocol流程1.打开“AnalyzeLigandPosesprotocol”流程，修改参数按“CTRL+1”，显示流程浏览器（ProtocolsExplorer）和作业浏览器（JobsExplorer）在流程浏览器下德“Receptor-LigandInteractions”文件夹中，双击“AnalyzeLigandPoses”流程，相应的参数出现在参数浏览器中。点击“InputLigands”参数格，接着点击按钮，出现指定配体对话框（SpecifyLigandsdialog）。在对话框中，点击“AllligandsfromaTableBrowser”单选按钮，然后从下拉列表中选择“TK_xray_ligs”，点击OK按钮。点击“InputReceptor”参数格，从下拉列表中选择“TK_xray_ligs:1kim_proth”。展开“InputReceptor”参数，点击“HydrogenBond”参数格，从下拉列表中选择True。展开“HydrogenBond”参数，设置“Scope”参数为“Residue”和“Molecule”。对接得到的姿势与整个受体之间及受体的每个氨基酸残基形成的氢键数目将都被计算出来。点击“Contacts”参数格，从下拉列表中选择“True”。展开“Contacts”参数，点击“Type”参数，从下拉列表中选择“All”。这一缺省选项计算每个对接pose与整个受体及每个对接pose与受体中单个氨基酸残基间的极性和非极性接触。点击“Scope”参数格，选择“Residue”。2.允许流程和查看结果在流程工具栏中，点击按钮开始计算，这一作业在Pentium4,2GbRAM,2.8GHzmachine.上大概要花2分钟。当作业完成时跳出作业完成对话框，关闭该对话框。为简洁方便起见，在菜单栏中选择“Window|CloseAll”关闭不必要的窗口。在作业浏览器中，双击已完成的作业，在DS的Html窗口中打开Report.htm文件。在Html窗口中“OutputFiles”部分点击“ViewResults”链接，分析计算的结果将以表格浏览器的形式打开，其中有些列中包括刚计算得到的性质：对接pose与整个蛋白形成的氢键数；对接pose与受体每个残基形成的氢键数（304列）；对接pose与整个蛋白间的过近接触；对接pose与受体每个残基间的过近接触。点击激活“TK_xray_ligs-TableBrowser”表格，按“CTRL+1”隐藏其他浏览器使表格最大显示。3.产生氢键数热图（HeatMap）在表格浏览器中，点击“HBONDCount2:1kim_prothAMET46”列头选择该列。然后使用滚动条滚动到“HBONDCount”列末，按SHIFT键，点击“HBONDCount305:1kim_prothAALA375”列头，这将选择表格浏览器中所有包含氢键数的栅格，其中每一列对应一个氨基酸残基，每一行对应一个pose。在菜单栏中，选择Chart|HeatMap产生热图，热图中的热点对应着对接pose（Y轴）与受体氨基酸残基（X轴）形成的氢键，比如你可以从图中看到Gln125与许多对接pose形成氢键。通过手动浏览所有的配体对接pose来识别这么多的氢键是非常具有挑战性的。热图快速显示氢键图谱，用于洞察那些对配体结合有重要贡献的氨基酸残基。移动鼠标指向热图中特定的栅格，浏览栅格对应的信息，如残基名称，pose数和氢键数等。4.产生过近接触数热图点击激活“TK_xray_ligs-TableBrowser”表格。在表格浏览器中，点击“Contacts2:1kim_prothAMET36”列头选择该列。然后使用滚动条滚动到“Contacts”列末，紧按SHIFT键，点击“Contacts305:1kim_prothAALA375”列头，这将选择表格浏览器中所有包含过近接触数的栅格，同前面一样，其中每一列对应一个氨基酸残基，每一行对应一个pose。在菜单栏中，选择Chart|HeatMap产生热图，热图中的热点对应着对接pose（Y轴）与受体氨基酸残基（X轴）之间的过近接触数目。移动鼠标到热图中的热点，可以看到某个pose的过近接触数目，垂直条纹表明某个残基与对接pose间的过近接触情况。5.在图形窗口浏览过近接触点击激活“TK_xray_ligs-TableBrowser”表格。在表格浏览器中，点击第一行，然后在图形窗口空白处，右键点击选择“Receptor-LigandBumps”，图中出现紫色虚线，代表当前pose与受体原子之间的过近接触。使用旋转工具旋转窗口中的分子以便更好地观察对接pose和过近接触。点击表格浏览器中的其他栅格显示被选pose与受体原子之间的过近接触。本教程中不是所有pose都会有过近接触存在。2.基于LigandFit方法的蛋白-配体对接及蛋白-配体相互作用的打分评价目的：介绍如何设置、运行LigandFit分子对接流程，将小分子配体对接到受体活性口袋，开展打分评价分析。所需功能模块：DiscoveryStudioVisualizerclient,DSLigandFit,DSAnalysis，DSCHARMm_Lite所需数据文件：pdb1kim_protH.msv和TK_xray_ligs.sd所需时间：1小时左右介绍本教程涉及计算化学家所使用的计算方法，包括载入受体蛋白文件定义受体，在受体中搜索结合位点运行对接流程分析对接结果优化对接poses对优化后的对接poses重新打分分析优化后重新打分的配体pose运行一致性打分（ConsensusScore）流程分析一致性打分结果1．载入受体蛋白在开始工作前，依据个人习惯或喜好在硬盘上建立一文件夹，如D:\Working。启动DiscoveryStudio，在文件浏览器（FilesExplorer）,寻找到前面建立的文件夹（如D:\Working），鼠标右键点击，然后从右键菜单中选择“SetDefault”，设