Цель практикума - ознакомиться с возможностями докинга низкомолекулярного лиганда в структуру белка с помощью пакетов Autodock Vina и Autodock tools.
Программе Autodock Vina для докинга необходимы специально форматированные файлы pdb c зарядами и указанием торсионных углов. Для начала попробуем провести докинг одного из мономеров сахара (NAG) из прошлого занятия.
В банке pdb найдем SMILES нотацию для NAG: nag.smi.
C помощью obgen построим 3D структуру этого сахара в pdb формате:
obgen nag.smi > nag.mol
babel -imol nag.mol -opdb nag.pdb
Получили pdb файл: nag.pdb.

Итак, у нас есть входные файлы. Теперь надо создать файл с параметрами докинга vina.cfg. Для докинга необходимо указать область структуры белка, в которой будет происходить поиск места для связывания. Удобно его задать как куб с неким центором. Координаты центра мы определим из модели комплекса, которую мы построили на прошлом занятии. Выберем атом сахара, который находится в центре сайта связывания - C7B - и из текста pdb файла извлечем его координаты (40.510 40.432 26.230).
Построим файл vina.cfg.
Проведем первый докинг:
vina --config vina.cfg --receptor model5.pdbqt --ligand nag.pdbqt --out nag_prot.pdbqt --log nag_prot.log
Получены файлы nag_prot.pdbqt и nag_prot.log.

Из nag_prot.log найдем энергии 3ех лучших расположений и геометрическую разницу между ними:

Номер положения	энергия (ккал/моль)	геометрическая разница (u.b.rmsd)
1	-5.8	0.000
2	-5.8	2.212
3	-5.8	3.078

Файлы nag_prot.pdbqt и model5.pdbqt были загружены в PyMol (включим анимацию). Все состояния лиганда видны на следующем рисунке:

На рисунке видно, что лиганд способен значительно изменять свое местоположение.

Теперь проведем докинг, рассматривая подвижность некоторых боковых радикалов белка. Сначала разобьем белок на две части, подвижную и неподвижную. Для подвижной части выберем 3 аминокислоты, которые уже использовали в прошлом задании для позиционирования лиганда: ASP120, TRP82, ASN77:
prepare_flexreceptor4.py -r model5.pdbqt -s ASP120_TRP82_ASN77
и проведем докинг:
vina --config vina.cfg --receptor model5_rigid.pdbqt --flex model5_flex.pdbqt --ligand nag.pdbqt --out vina_model5_flex.pdbqt --log vina_model5_flex.log
Рассмотрим файл vina_model5_flex.log и занесем в таблицу энергии 3ех лучших расположений и геометрическую разницу между ними:

Номер положения	энергия (ккал/моль)	геометрическая разница (u.b.rmsd)
1	-5.6	0.000
2	-5.5	1.518
3	-5.5	1.292
10	-4.6	1.579

Энергия связывания лиганда с белком в результате последнего докинга примерно на 1 ккал/моль ниже.
В PyMol загрузим файлы vina_model5_flex.pdbqt и model5_rigid.pdbqt. Включим анимацию и рассмотрим все состояния:

В отличие от предыдущего докинга, в гибком положение меняет не только лиганд, но и выбранные аминокислотные остатки. Лиганд имеет большую подвижность. На мой взгляд, такой докинг лучше отражает действительность, так как белки в нормальных условиях подвижны.