AutoDock Vina多配体对接 (Simultaneous Multiple Ligand Docking)

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AutoDock Vina多配体对接 (Simultaneous Multiple Ligand Docking)

2024-07-01 03:02:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

1. 多配体分子对接简介

多配体分子对接(Simultaneous Multiple Ligand Docking, SMLD)或(Multiple Ligand Simultaneous Docking, MLSD)是一种分子对接技术,用于将多个配体(小分子药物候选物)同时对接到一个蛋白质分子的结合位点。与传统的分子对接技术不同,传统方法通常只考虑一个配体与一个蛋白质的相互作用。SMLD的目标是更高效地研究多个配体如何与同一个蛋白质相互作用,以寻找潜在的药物候选物。

以下是SMLD的一些关键特点和优势:

多样性研究:SMLD使研究人员能够研究多个不同结构的配体,以确定它们如何与同一个蛋白质相互作用。这有助于更好地理解配体的多样性和结合模式。

药物组合研究:SMLD可用于研究多个配体如何同时与蛋白质相互作用,这对于研究多药联合治疗或多配体组合疗法非常重要。

计算挑战:尽管SMLD具有吸引力,但它也面临着计算上的挑战,因为需要同时考虑多个配体的不同构象和相互作用。因此,需要高性能计算资源和先进的算法来有效地执行SMLD。

目前能够实现多配体分子对接的开源工具有AutoDock Vina。AutoDock Vina官方多配体对接英文教程可参考Multiple ligands docking,以PDE与两种抑制剂 (pdb id: 5x72) 的复合物为例,证明了AutoDock Vina成功对接多个配体的能力。

以下内容将以PRMT5为例,通过使用AutoDock Vina来进行多配体分子对接。AutoDock Vina 1.2.0 简介和对接计算参考往期博客AutoDock Vina 1.2.0 对接计算(大批量)。

所用到的软件:

AutoDock Vina 1.2.0 (最新版AutoDock Vina 1.2.5)ADFR (prepare_receptor/prepare_ligand/reduce/babel)PyMOLlPyMOL插件GetBox 2. PRMT5 简介

PRMT5·MTA复合物最近已成为治疗MTAP缺失癌症的新合成致死药物靶点。MRTX1719 是 PRMT5•MTA 复合物的有效选择性抑制剂,与 MTAP 野生型细胞相比,可选择性抑制 MTAP 缺失细胞中的 PRMT5 活性。因此以该复合物结构(PDB: 7S1S)为例,如下图中的两个小分子85k和MTA为双配体同时与PRMT5结合位点做多配体计算。 在这里插入图片描述

3. 对接前预处理 3.1 受体预处理 从RCSB PDB数据库下载PRMT5·MTA复合物结构的PDB文件:7S1S.pdb 或打开PyMol,在命令行中输入fetch 7S1S直接下载导入PyMol在PyMol中删除水分子 remove resn HOH在PyMol中由于B链不是我们关注的蛋白遂删除B链 remove chain B在PyMol中检查小分子85k和MTA的结合位点无氨基酸突变和loop缺失在PyMol中利用插件GetBox来获取vina的口袋参数,如下图所示⬇ 在这里插入图片描述在PyMol中获取口袋参数:–center_x -31.9 --center_y -43.7 --center_z -7.1 --size_x 25.8 --size_y 29.8 --size_z 20.6在PyMol中删除所有小分子配体,并保存受体结构 remove resn MTA+85k save 7S1S_pro.pdb reduce程序给受体结构(7S1S_pro.pdb)加氢质子化,reduce包含在ADFR程序包中 reduce 7S1S_pro.pdb >7S1S_H.pdb prepare_receptor将受体结构的PDB格式转换为PDBQT格式,prepare_receptor也包含在ADFR程序包中 prepare_receptor -r 7S1S_H.pdb -o 7S1S_H.pdbqt

最终获得7S1S_H.pdbqt文件作为受体进行Vina的对接计算。

3.2 小分子配体预处理 从RCSB PDB数据库下载PDB: 7S1S中小分子的mol2格式文件:7s1s_C_MTA.mol2, 7s1s_D_85K.mol2将小分子配体的mol2格式转为PDBQT格式,prepare_ligand也包含在ADFR程序包中 prepare_ligand -l 7s1s_C_MTA.mol2 prepare_ligand -l 7s1s_D_85K.mol2

将获得7s1s_C_MTA.pdbqt和7s1s_D_85K.pdbqt文件。

3.3 对接口袋参数文件准备

由上述3.1.6得到口袋参数信息:center_x, center_y, center_z 和 size_x, size_y, size_z,将其写入文件7s1s_vina.txt文件中,文件内容如下⬇:

center_x = -31.9 center_y = -43.7 center_z = -7.1 size_x = 25.8 size_y = 29.8 size_z = 20.6

4. Vina对接

到此为止,我们准备好了vina对接前所需的所有文件⬇:

受体文件(–receptor):7S1S_H.pdbqt小分子配体文件(–ligand):7s1s_C_MTA.pdbqt 和 7s1s_D_85K.pdbqt对接口袋参数文件(–config):7s1s_vina.txt

接下来就可以直接开始对接计算了。该脚本假定vina已经在PATH环境变量中。否则,请进行相应修改。

$ vina --receptor 7S1S_H.pdbqt --ligand 7s1s_C_MTA.pdbqt 7s1s_D_85K.pdbqt --config 7s1s_vina.txt --exhaustiveness 32 --out 7s1s_vina_out.pdbqt

运行过程如下⬇: 在这里插入图片描述 从上图可知,最终有9个构象生成,打分最低即排名第一的构象的预测亲和力为-16.37 kcal/mol,所有构象保存在7s1s_vina_out.pdbqt文件。

5. 结果分析

将7s1s_vina_out.pdbqt文件转格式为SDF格式以便于在PyMol中进行构象的可视化分析,该脚本假定ADFR已经在PATH环境变量中。否则,请进行相应修改。

babel -ipdbqt 7s1s_vina_out.pdbqt -osdf 7s1s_vina_out.sdf

将对接后的结果文件7s1s_vina_out.sdf和对接前的原始实验结构7S1S.pdb文件一起载入PyMOL程序中。通过在PyMOL中可视化比对vina对接后的构象(蓝色)和原始实验结构中的小分子构象(紫色),排名第一的构象与之比对如下图所示⬇: 在这里插入图片描述 其中,紫色部分是原始的实验所得构象,蓝色部分是vina对接后的小分子构象。从上图可以看出vina对85k的构象预测十分精确,而对MTA分子的构象预测稍有差异,但计算后两个分子的空间位置排布(←MTA,85k→)与实验结果一致。



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