CADD计算平台1.0教程

CADD计算平台1.0教程

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1.背景

 

本教程以丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶(serine/threonine-protein kinase)B-Raf 为例,演示如何使用“殷赋科技 Dock6 计算平台”(以下简称“本平台”)进行蛋白-配体结合模式预测。

 

所用蛋白晶体结构为野生型 B-Raf(以下简称“蛋白”)和抑制剂 BAY43-9006(以下简称“小分子”)的复合物。通过本平台将小分子对接到 B-Raf 的口袋中,采用 RMSD 计算比较小分子的预测结构与晶体构象的差异,采用相互作用分析研究蛋白-小分子的结合模式。

2.步骤

 

1. 下载蛋白结构

从RCSB Protein Data Bank数据库(http://www.rcsb.org/)下载B-Raf的晶体结构,编号为:1UWH,得到 1uwh.pdb 文件。

 

2. 准备小分子结构

A.登录平台,进入 Prepare > 1) Ligand;

B.选择Draw molecules,此时出现化学结构绘图板。手动画出小分子BAY43-9006的2D化学结构,并修改 Molecule name 为 bay43,File name 采用默认名 ligand,点击 Add 按钮,再点击 Run 按钮。

注意:大部分情况下,Advanced Options 里的设置是不需要更改的,如果你对分子对接计算有一定造诣或者计算结果不理想时,可根据实际情况调整其中的参数。

C.稍等片刻,计算结果即显示在右侧(或下方)的 View 栏中,计算过程中的部分信息也会显示在 Message 栏目。用鼠标转动、平移 Viewer 视图,仔细观察准备的分子结构是否正确。点击 “→Next (Receptor)”按钮,进入下一步骤。

3. 准备蛋白结构

 

A.进入 Prepare > 2) Receptor > a) Check Structure:

点击 Upload File 按钮,上传之前下载的蛋白晶体结构文件 1uwh.pdb,点击 Check 按钮。

该文件的结构信息将显示在 View 和 Message 栏目。通过该功能,我们了解晶体结构中的各成分,决定选择 A 链进行分子对接,并去除水分子和氯离子,以 A 链的 BAX1723指示结合口袋位置。观察完毕,点击“↓Next (Prepare Structure)”按钮进入下一步。

B.进入 b) Fix Structure:

选择第 1 个 Model,将 A 链的 PROTEIN 定义为 Receptor,将 A 链的 BAX1723 定义为Ligand,点击 Run 按钮。该步骤定义了受体部分,并进行结构修复,配体分子被抽取出来,保存到 LIGAND.pdb 文件。处理好的结构将显示在 Viewer。

4. 定义对接口袋,进入 Prepare > Pocket:

点击按钮 Select Site File,从弹出的对话框中,选择 Prepare 目录中的 LIGAND.pdb;

点击 Get box,过一会,绿色盒子(box)将显示在 Viewer 中,注意观察 box 是否将结合口袋(配体分子)包括住;

点击 Run 按钮,生成 Grid 文件,为后面执行分子对接计算做好准备。该步骤的运行时间因盒子大小而变,通常在 1 分钟以上。完成后,点击“→Next (Dock)”按钮进入下一步。

 

5. 执行分子对接,进入 Dock > Dock:

点击 Select Ligand(s)按钮,从弹出的对话框中选择 Prepare 目录中的 ligand.mol2 文件,该文件为前面 Prepare > Ligand 步骤的计算结果。Docking Mode、Docking Type 和 Max output poses 均采用默认值。点击 Run 按钮,提交分子对接计算任务。

计算时间因项目而异,主要受蛋白受体表面形状、盒子大小、配体化合物个数、对接参数等因素影响。通常,计算时间为 1~5 分钟/个分子。

注意:提交任务后,刷新、关闭浏览器不影响任务运行。任务状态、计算结果可从Miscellaneous 栏中查看。

 

6. 分析对接结果

a. 查看对接打分,进入 Analyze > Score Distribution

点击Select File,从弹出的对话框中,选择本次计算的目录中的ligand_out.xlsx文件。

点击 Run 按钮。对接打分情况将以图和表格的方式呈现,点击文件名可直接下载。

b. 分析蛋白-配体相互作用

点击 Select File,从弹出的对话框中选择本次计算的目录中的 ligand_out.sdf 文件。相互作用以图形和列表的方式呈现。摆好角度,点击 Screenshot 按钮,即可保存当前所见结合模式图。

c. 计算RMSD,进入 Analyze > RMSD

我们以小分子的晶体构象为参照结构,计算对接构象的 RMSD 值,即对接构象与晶体构象的原子位置差异。

首先,从 Miscellaneous 栏的 Prepare 文件夹下载 LIGAND.pdb 文件。然后,点击 RMSD计算页面的 Upload File 按钮,上传 LIGAND.pdb 文件。余下操作同上。

一般而言,对接构象与晶体构象的RMSD小于2 Å时,认为两构象非常相近。本案例中,小分子的第一个构象的 RMSD 仅 1.1724 Å,表明采用本平台能够很好地重现实验结果。

d. 提取对接构象,进入 Analyze > Extract Poses

点击 Select File,从弹出的对话框中选择本次计算的目录中的 ligand_out.sdf 文件。在Pose Indexes 中选择要抽取的构象,即 bay43 下的 1。Output filename 填写 dockout。点击Run 按钮。

e. 生成复合物,进入 Analyze > Make Complex

点击 Select File,从弹出的对话框中选择本次计算的目录中的 ligand_out.sdf 文件。在Pose Indexes 中选择要抽取的构象,即 bay43 下的 1。Complex 采用默认名称,去掉 Save poses to separate files 的打勾。点击 Run 按钮。

当对接构象有多个,且去掉 Save poses to separate files 的打勾时,将得到蛋白受体与各对接构象的共同复合物。该功能可用于研究对接构象在蛋白表面的结合分布。

 

后续,我们将会有视频教程上线,帮助大家更好的使用我们的平台!