Discovery Studio 3.5 CDOCKER教程.pdf

Discovery Studio3 0 分子对接 CDOCKER 教程 1 采用采用 Discovery Studio CDOCKER 进行分子对接进行分子对接 CDOCKER 教程教程 精准的分子对接技术精准的分子对接技术 目的 目的 采用 CDOCKER 以一个配体及一个明确活性位点的金属蛋白为实例 示范分子对接 及结果分析操作过程 所需功能和模块 所需功能和模块 Discovery Studio Visualizer client DS CDOCKER DS CHARMm 所需数据文件 所需数据文件 1UZE pdb 所需时间 所需时间 30 分钟 介绍介绍 基于结构的药物设计技术在药物研发中起着非常重要的作用 在药物分子产生药效反应 的过程中 药物分子与靶标相互结合 首先就需要两个分子充分接近 以合适的取向在特定 的部位相互契合 产生相互作用 继而通过适当的构象调整 得到一个稳定的复合物构象 分子对接技术即基于结构的药物设计主要采用的手段 该技术就是将配体分子置于受体 分子活性位点的位置 然后按照几何互补 能量互补以及化学环境互补的原则来实时评价配 体与受体相互作用的好坏 并找到两个分子之间最佳的结合模式 分子对接是从整体上考虑 配体与受体结合的效果 能比较好地避免其他方法中容易出现的局部作用较好而整体结合欠 佳的情况 在药物设计中 分子对接方法主要用来从小分子数据库中搜寻与受体生物大分子 有较好亲和力的小分子 并进行药理测试 从而从中发现新的先导化合物 本教程以人体睾丸血管紧张素 I 型转化酶为例 介绍了采用 DS CDOCKER 分子对接技 术将该一个配体分子对接至该酶的活性位点的过程 本教程包括 准备分子对接体系 进行分子对接 CDOCKER 计算 分析对接结果 准备分子对接体系准备分子对接体系 1 准备准备受体受体蛋白蛋白 在文件浏览器 Files Explorer 中 找到并双击 1UZE pdb 数据文件 该蛋白将在一个新的分子窗口中以三维形式出现 图 1 在系统视图中 点击选中 Water 按 Delete 键删除 在工具浏览器 Tools Explorer 中 展开 Macromolecules Prepare Protein 点击 Clean Protein 对蛋白分子进行加氢 对非标准名称 非完整的氨基酸及某一残基同时存在多个构象等一 系列问题进行校正 从而完成对蛋白分子的预处理 Discovery Studio3 0 分子对接 CDOCKER 教程 2 注 菜单栏中 Edit Preferences 在 Preferences 面板中展开 Protein Utilities Clean Protein 通过勾选相应的参数即可以指定 Clean Protein 所要进行的项目 图 2 图图 1 蛋白质三维结构示意图蛋白质三维结构示意图 图图 2 Discovery Studio3 0 分子对接 CDOCKER 教程 3 在工具浏览器 Tools Explorer 中 展开 Macromolecules Prepare Protein 点击 Show Clean Report 可以查看相应的报告文件 2 定义受体蛋白的活性位点定义受体蛋白的活性位点 在系统视图 Hierarchy 中点击选中 1UZE 整个分子 在工具浏览器 Tools Explorer 中 展开 Receptor Ligand Interactions Define and Edit Binding Site 点击 Define Receptor 在系统视图中添加 SBD Receptor 一栏 将 1UZE 定义为对接体系中的受体分子 图图 3 选中配体周围选中配体周围 5 内的氨基酸残基内的氨基酸残基 在系统视图 Hierarchy 中点击选中 EAL3002 配体分子 水分子 水分子 hetatm 是否删除 是否删除 在菜单栏中展开 Edit 选择 Select 打开 Select 对话框 Discovery Studio3 0 分子对接 CDOCKER 教程 4 选择 Radius 其余默认 点击 Apply 选中在配体 EAL3002 周围 5 之内的所有氨基酸 图 3 在工具浏览器 Tools Explorer 中 展开 Receptor Ligand Interactions Define and Edit Binding Site 点击 From Current Selection 在结合部位定义出一个红色球 同时在系统视图中自动添加 SBD Site Sphere 一栏 在系统视图中点击选中SBD Site Sphere 点击鼠标右键选择Attribute of SBD Site Sphere 将球的 Radius 半径改为 10 图 4 图图 4 从从配体位置配体位置定义定义 sphere 球球 3 准备准备配体配体分子分子 在系统视图 Hierarchy 中点击选中 EAL3002 配体分子 按 Ctrl X 然后新开一个分子窗 口 按 Ctrl V 将配体分子复制到新的窗口中 我们在下载 pdb 结构的时候 同时可以看到配体的详细信息 可以根据官能团的定义来修改 化学键 http www pdb org pdb ligand ligandsummary do hetId EAL sid 1UZE 图 4 图图 5 下载下载 pdb 结构时配体的信息结构时配体的信息 Discovery Studio3 0 分子对接 CDOCKER 教程 5 选中图 6 中所示的双键 从菜单栏中选择 Chemistry Bond Single 将双键改为单键 图图 6 修改配体键型修改配体键型 同上 将图 7 中所示的单键改为双键 选中 Chemistry Bond Double 图图 7 修改配体键型修改配体键型 在工具浏览器 Tools Explorer 中 展开 Simulation Change Forcefield 点击 Apply Forcefield 给配体小分子赋力场 图 8 图图 8 这样配体和受体就准备好了 可以用于接下来的分子对接 Discovery Studio3 0 分子对接 CDOCKER 教程 6 进进行分子对接行分子对接 CDOCKER 计算计算 在工具浏览器 Tools Explorer 中 展开 Receptor Ligand Interaction Dock Ligands 点 击 Dock Ligands CDOCKER 打开 Dock Ligands CDOCKER 参数浏览器 在参数浏览器中 点击 Input Receptor 参数 从下拉列表中选择 1UZE 1UZE 设置受体蛋 白 点击 Input Ligands 参数 从下拉列表中选择 Molecule All 指定对接配体 展开 Top Hits 参数 设置 Top Hit 为 10 在 Pose Cluster Radius 参数内输入值 0 5 其余参数缺省设置以减少对接所得的构象 减少所用时间 图 9 图图 9 参数设置参数设置 点击 Run 运行作业 等待作业完成 完成这个作业大约需要 5 分钟 待作业完成后 DS 会自动跳出一个新的以 1UZE 1 命名的分子窗口 窗口中除了原本的 1UZE 蛋白分子 还添加了 10 个对接之后的配体分子 pose 不同 Discovery Studio3 0 分子对接 CDOCKER 教程 7 图图 10 CDOCKER 对接结果对接结果 分析分析分子对接分子对接 CDOCKER 结果结果 1 对接结果的分析对接结果的分析 在工具浏览器 Tools Explorer 中 展开 Receptor Ligand Interaction Define and Edit Binding Site 点击 Display 一栏下的 Show Hide Residues Outside Sphere 将球外部的氨基酸残基隐藏 在表格视图 Table View 中 点击 Molecule 选项 将第 1 行中位于 Visibility Locked 下的 打勾取消 在系统视图 Hierarchy View 中 将 Cell SBD Site Sphere 前面的勾取消 在表格视图 Table View 中 Molecule 选项下 将第 1 行中位于 Visibility Locked 下的打 勾重新勾选 点击表格视图中的和按钮 观察配体分子的每个 pose 同受体分子的结合模式 在工具浏览器 Tools Explorer 中 展开 Receptor Ligand Interaction Analyze Docking Results 点击 Visualize Interactions 一栏下的 Receptor Ligand Hydrogen Bonds 和 Receptor Ligand Pi Interaction 查看配体 受体间的氢键相互作用和 Pi Pi 相互作用 此外 在表格视图中还可以查看配体分子每个 pose 相应的 CDOCKER ENERGY 值 该值 越高 表明结合的 pose 越佳 Discovery Studio3 0 分子对接 CDOCKER 教程 8 2 分析对接得到配体对于晶体结构中配体位置的分析对接得到配体对于晶体结构中配体位置的 RMSD 点击打开 Output 部分里面的 Molecule sd 并打开 input 部分里面的 Molecule sd 文件 将input file里面的配体复制粘贴到output的molecule sd文件中 并将它改名为1UZE crystal 以示区别 在分子窗口中点击鼠标右键 选择 Show All 将所有配体结构显示所示出来 在系统视图中 点击选中 1UZE crystal 结构 在菜单栏中选择 Structure RMSD Set Reference 将晶体结构中的配体位置作为参考来计算对接得到的十个配体位置与其的 RMSD 值 系统视图自动添加了 SBD Pose Reference Ligand 一栏 图 11 图图 11 在分子窗口中 按住 shift 键选中所有配体构型 在菜单栏中选择 Structure RMSD Heavy Atoms 计算配体中重原子的 RMSD 图 12 图图 12 配体中重原子的配体中重原子的 RMSD 。