Докинг низкомолекулярных лигандов в структуру белка

Цель данного занятия ознакомится с возможностями докинга низкомолекулярного лиганда в структуру белка В этом занятии мы будем пользоваться пакетом Autodock Vina и Autodock tools. Это программное обеспечение распространяется бесплатно для академических пользователей.
Вся работа по расчетам будет проходить на 172.16.0.140 через терминал putty. Работать будем с белком лизоцимом LYSC_CERTO, структура которого была построена на основе гомологичного моделирования на прошлом занятии.
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.


1. В банке pdb найдем SMILES нотацию для NAG. Это удобно сделать на странице структуры 1lmp. Сохраним эту нотацию в файл nag.smi.


2. Далее с помощью obgen построим 3D структуру этого сахара в pdb формате.

   obgen nag.smi > mol-файл
   babel .. из mol-файла в pdb-файл
   

   
   На выходе получаем файл nag.pdb.


3. Скриптом prepare_ligand4.py из пакета Autodock tools создайте pdbqt файл лиганда. На выходе получаем файл nag.pdbqt.


4. Так же, скриптом prepare_receptor4.py из пакета Autodock tools создадим pdbqt файл нашего белка (seq.B99990001.pdbqt).


5. Итак у нас есть входные файлы. Теперь надо создать файл с параметрами докинга vina.cfg. Как мы помним, 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 и из текста pdb файла извлечем его координаты:
   

   C7B    149      40.238  40.574  26.355.
   
   

   Получаем файл vina.cfg.


6. Теперь можно провести первый докинг:

   vina --config vina.cfg --receptor prot.pdbqt --ligand nag.pdbqt --out nag_prot.pdbqt --log nag_prot.log
   

   На выходе получаем файлы: nag_prot.log и nag_prot.pdbqt.


7. Проанализируем файл nag_prot.log:
   
   

   Расположение	Энергия (ккал/моль)	Геометрическая разница с лучшей моделью (rmsd l.b.)
   1	-5.4	0.000
   2	-5.3	1.984
   3	-4.5	20.154

   
   
   Отобразим все состояния на одной картинке:
   
   
   
   Видно, что молекула лиганда перемещается в активном центре белка. Одно состояние мы можем увидеть не в центре связывания белка.


8. 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 мы использовали в прошлом задании для позиционирования лиганда: ASN78, TRP 82, ALA 126.

   prepare_flexreceptor4.py -r prot.pdbqt -s GLU1_ASN5_ASP13 
   

   На выходе получаем следующие файлы: seq.B99990001_flex.pdbqt, seq.B99990001_rigid.pdbqt. и проведем докинг:

    vina --config vina.cfg --receptor prot_rigid.pdbqt --flex prot_flex.pdbqt --ligand nag.pdbqt --out vina_prot_flex.pdbqt --log vina_prot_flex.log
    

   На выходе получаем следующие файлы: vina_prot_flex.pdbqt.pdbqt, vina_prot_flex.log.


9. Проанализируем файл vina_prot_flex.log:
   
   

   Расположение	Энергия (ккал/моль)	Геометрическая разница с лучшей моделью (rmsd l.b.)
   1	-5.5	0.000
   2	-5.3	1.819
   3	-4.6	1.709

   
   
   В PyMol загрузим файлы nag_prot_flex.pdbqt и prot_rigid.pdbqt.
   
   
   В отличие от обычного докинга, этот показал еще и изменение положение некоторых аминокислот в белке, что я вляемтся биологически более правильным.
   Вывод:
   В данном случае докинг не показал хороших результатов, тем не менее, обычный докинг немного лучше биологического.

---

© Азнаурян 2008 marina-91@list.ru