(2021年整理)10分鐘教你掌握分子對(duì)接模擬軟件(醫(yī)藥向)

1、10分鐘教你掌握分子對(duì)接模擬軟件(醫(yī)藥向)10分鐘教你掌握分子對(duì)接模擬軟件(醫(yī)藥向) 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（10分鐘教你掌握分子對(duì)接模擬軟件(醫(yī)藥向)）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為10分鐘教你掌握分子對(duì)接模擬軟件(醫(yī)藥向)的全部?jī)?nèi)容。首先介紹一下自己吧，本人畢業(yè)于南方某知名211

2、大學(xué)藥學(xué)系，目前于澳門(mén)科技大學(xué)攻讀碩士研究生。從本科開(kāi)始自己就在接觸cadd（計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)）方面的軟件知識(shí),在此將分享一些自己的純干貨！下面將以一個(gè)實(shí)例操作帶大家迅速認(rèn)識(shí)和掌握分子模擬對(duì)接,希望給各位從事醫(yī)藥行業(yè)和藥物化學(xué)合成的同學(xué)帶來(lái)幫助。話不多說(shuō),下面進(jìn)入正題。首先我們搞清楚一個(gè)概念：什么是分子模擬對(duì)接.分子模擬對(duì)接簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用電腦軟件將受體蛋白與配體分子進(jìn)行模擬對(duì)接，計(jì)算它們的結(jié)合能(kj/mol)大小來(lái)判斷結(jié)合是否緊密，若結(jié)合效果比較理想，那么該蛋白受體或配體則是我們理想的分子,可以進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室操作，避免盲目實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的人力經(jīng)濟(jì)損失。接下來(lái)我將介紹一下本篇文章的主角，也是我

3、們所要用到的軟件pyrx、chemdraw、autodocktools以及pymol。為了便于理解，簡(jiǎn)要概括之：chemdraw為化合物分子繪圖軟件;pyrx為autodock vina算法搭載軟件，能夠調(diào)用其算法直接進(jìn)行模擬對(duì)接;autodocktools是pymol為對(duì)接結(jié)果成像軟件，可以進(jìn)一步分析其結(jié)構(gòu)。下面正式進(jìn)入正題，我將大致分為三個(gè)板塊來(lái)進(jìn)行推進(jìn):受體配體的準(zhǔn)備;分子對(duì)接；結(jié)果分析。研究類型為：已知若干配體分子結(jié)構(gòu),通過(guò)受體蛋白測(cè)試配體分子活性。本次篩選意在以comt酶為受體，從20種與常見(jiàn)氨基酸形成環(huán)二肽的目標(biāo)化合物中篩選出與comt酶受體結(jié)合最為緊密的一種環(huán)二肽結(jié)構(gòu)，大大減少了

4、隨機(jī)篩選的盲目性，有利于進(jìn)一步研究該類化合物分子的生物學(xué)活性與改造成抗帕金森疾病前藥的可能.圖1展示了20種不同環(huán)二肽結(jié)構(gòu)物質(zhì)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，隨著r基團(tuán)的不同，所對(duì)應(yīng)的氨基酸也不同。而表1則展示了20種不同環(huán)二肽的分子式。圖1 cycoldopa(6no2）aa表1 待篩選的20種配體分子 配體名稱分子量cycoldopa(6no2)-ala 307.079cycoldopa（6no2)-arg351.089cycoldopa（6no2）asn350.104cycoldopa（6-no2）asp351.089cycoldopa（6no2）-cys339.145cycoldopa(6no2）-gln

5、364。131cycoldopa（6-no2)glu365。116cycoldopa（6no2）-gly293.052cycoldopa(6-no2）his373.141cycoldopa(6no2）-ile349.16cycoldopa（6-no2)leu349.16cycoldopa（6-no2)-lys364.17cycoldopa（6no2）met365.199cycoldopa（6-no2）-phe383。177cycoldopa（6no2）-pro333.117cycoldopa（6no2）-ser323.087cycoldopa（6no2)-thr337.105cycoldopa

6、（6-no2）trp422。213cycoldopa（6-no2）-tyr399。176cycoldopa（6no2）-val335。133一、受體配體的準(zhǔn)備 首先談?wù)勈荏w分子的準(zhǔn)備工作.一般來(lái)講，受體分子作為目標(biāo)靶點(diǎn),在我們?nèi)梭w內(nèi)通常以大分子蛋白質(zhì)的形式存在,而pdb數(shù)據(jù)庫(kù)則覆蓋了世界上70的人源、鼠源等的蛋白數(shù)據(jù)。我們打算在該網(wǎng)站上下載一個(gè)簡(jiǎn)單不含輔酶的蛋白,我們選擇了代碼為4pyi的酶（基于配體分子靶標(biāo)為comt酶從而選擇之）.圖2 4pyi型comt酶4pyi蛋白受體選擇pdb下載格式進(jìn)行下載（另存為路徑最好選擇c:usersadministratordesktop以避免windows

7、操作系統(tǒng)不兼容導(dǎo)致的程序運(yùn)行崩潰），下載文件導(dǎo)入autodocktools進(jìn)行受體前處理。1.除水：autodocktools菜單欄edit中點(diǎn)擊delete water除去蛋白分子中的水分子,避免其對(duì)分子對(duì)接的干擾。2。加氫：autodocktools菜單欄edit中點(diǎn)擊hydrogensadd。參數(shù)設(shè)置：polar only;no bong order；renumber atoms to include new hydrogens。3.設(shè)置原子類型:autodocktools菜單欄edit中點(diǎn)擊atomsassign ad4 type。4.保存：filesave-write pdbqt.保

8、存為pdbqt格式便于分子對(duì)接。配體是分子對(duì)接的變量，也是虛擬篩選的目標(biāo)群體，本次篩選的20種cyclo（dopa（6-no2）aa）需要手動(dòng)繪制加以表現(xiàn)，本次用到的繪制工具為chemdraw與chem3d，繪制完畢后對(duì)配體進(jìn)行后處理.1.繪制:利用chemdraw對(duì)20種cyclo（dopa（6-no2)aa）分別進(jìn)行繪制，再將繪制結(jié)果直接導(dǎo)入chem3d輸出為mol2文件。2。能量最小化：分別將不同mol2文件導(dǎo)入pyrx軟件，在右下角菜單欄選擇“energy minimization parameters”進(jìn)行能量最小化處理，參數(shù)設(shè)置：force fielduff;optimizatio

9、n algorithmconjugate gradients；total number of steps200；number of steps for update1；stop if energy difference is less than0。001。最后將能量最小化的分子另存為原格式。3.格式轉(zhuǎn)換：將經(jīng)過(guò)能量最小化后的mol2分子通過(guò)ligand input導(dǎo)入autodocktools，然后在ligand output選項(xiàng)里選擇save as pdbqt,最終將mol2文件格式轉(zhuǎn)換為pdbqt格式（與受體格式相同)。二、分子對(duì)接 經(jīng)過(guò)受體與配體分子的準(zhǔn)備后可以得到兩種分子的pdbqt格

10、式的文件等待進(jìn)一步分子對(duì)接，分子對(duì)接在pyrx軟件中調(diào)用autodock vina算法進(jìn)行模擬對(duì)接。1。導(dǎo)入：將20種配體分子導(dǎo)入pyrx軟件的ligands選項(xiàng)并全部選中;另外將已進(jìn)行處理的4pyi酶導(dǎo)入macromolecules選項(xiàng)并選中。2.對(duì)接：將20種配體與4pyi受體選中后選擇計(jì)算網(wǎng)格大小，參數(shù)設(shè)置：center x：20.757 y:-22。666 z：0。8213； dimensions（angstrom） x: 55。0259 y: 55。0259 z： 55。0259；exhaustiveness:30。最后run vina等待計(jì)算結(jié)果。圖3 pyrx分子對(duì)接操作界面三、

11、虛擬篩選的結(jié)果分析與結(jié)論 表2 20種配體分子結(jié)合能數(shù)據(jù) ligandbinding affinity（kcal/mol）cycoldopa（6-no2）ala 8.3 cycoldopa（6no2)-arg8.7cycoldopa(6no2）asn8.3cycoldopa（6-no2）-asp8cycoldopa(6-no2)cys7.8cycoldopa（6-no2)gln-8。1cycoldopa（6-no2）glu-8.1cycoldopa（6no2)gly8cycoldopa（6-no2)-his-8.3cycoldopa(6no2）-ile-8。4cycoldopa(6no2）-l

12、eu8。2cycoldopa（6no2）-lys-7。9cycoldopa（6no2）-met7。9cycoldopa(6-no2)phe-9cycoldopa（6no2）-pro-8.3cycoldopa(6no2)-ser-7.9cycoldopa（6-no2）-thr8.1cycoldopa（6no2)-trp9。2cycoldopa（6-no2）-tyr8.8cycoldopa（6-no2）-val8。3由表格數(shù)據(jù)可知，cycoldopa（6no2）-trp結(jié)合能為9.2 kcal/mol，通過(guò)pymol展現(xiàn)其氫鍵作用力良好，該分子共與五個(gè)氨基酸分子發(fā)生氫鍵相互作用，且在surface模式下發(fā)現(xiàn)該分子與蛋白質(zhì)受體凹槽部分結(jié)合緊密,所以該分子屬于最佳目標(biāo)化合物。圖4 cyclodopa（6-no2）trp與comt相