History

Wiki » Chem »

Докинг низкомолекулярных лигандов в структуру белка

Традиционные ссылки на полезные ресурсы:

  • Вся работа по расчётам будет проходить на vsb.fbb.msu.ru через терминал putty.

Введение

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.

Объект

Вы будете работать с белком лизоцимом структуру которого вы построили на основе гомологичного моделирования.

Задание

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 найдите SMILES нотацию для NAG. Это удобно сделать на странице структуры 1lmp. Сохраните эту нотацию в файл nag.smi.
  2. C помощью obgen постройте 3D структуру этого сахара в pdb формате. Далее я буду указывать какие команды запускать а синтаксис вы уже знаете из предыдущих практикумов. 
    obgen nag.smi > mol-файл
babel .. из mol-файла в pdb-файл
  3. Скриптом prepare_ligand4.py из пакета Autodock tools создайте pdbqt файл вашего лиганда. Использование prepare_ligand4.py узнайте запустив скрипт с флагом -h.
  4. Так же, скриптом prepare_receptor4.py из пакета Autodock tools создайте pdbqt файл вашего белка. Использование prepare_receptor4.py узнайте запустив скрипт с флагом -h.
  5. Итак у вас есть входные файлы. Теперь надо создать файл с параметрами докинга vina.cfg. Как Вы помните 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. Определите центр масс с помощью PyMol, команда pseudoatom.
    Постройте файл vina.cfg с примерно таким содержанием: 
    center_x=40.0
center_y=42.0
center_z=26.5

size_x = 25
size_y = 25
size_z = 25

num_modes = 20

    В принципе его содержимое самоочевидно.
  6. Теперь можно провести первый докинг: 
    vina --config vina.cfg --receptor prot.pdbqt --ligand nag.pdbqt --out nag_prot.pdbqt --log nag_prot.log
  7. Просмотрите файл nag_prot.log и занесите в отчёт энергии 3ёх лучших расположений и геометрическую разницу между ними. В PyMol загрузите файлы nag_prot.pdbqt и prot.pdbqt. Включите анимацию. Отобразите все состояния на одной картинке и добавтье изображение к отчёту.
  8. Теперь давайте проведём докинг рассматривая подвижность некоторых боковых радикалов белка. Сначала разобьем белок на две части, подвижную и неподвижную. Для подвижной части выберем 3 аминокислоты которые вы использовали в прошлом задании для позиционирования лиганда. 
    prepare_flexreceptor4.py -r prot.pdbqt -s GLU1_ASN5_ASP13

    если prepare_flexreceptor4.py не сработало, давайте зададим полный путь к утилите
    python /usr/share/pyshared/AutoDockTools/Utilities24/prepare_flexreceptor4.py -r prot.pdbqt -s GLU1_ASN5_ASP13

    и проведём докинг:
    vina --config vina.cfg --receptor prot_rigid.pdbqt --flex prot_flex.pdbqt --ligand
  9. Просмотрите файл nag_prot_flex.log и занесите в отчёт энергии 3ёх лучших расположений и геометрическую разницу между ними и сравнение времени с докингом без подвижных радикалов. В PyMol загрузите файлы nag_prot_flex.pdbqt и prot_rigid.pdbqt. Включите анимацию. Отобразите все состояния на одной картинке и добавьте изображение к отчёту. В отчёт надо занести различия которые Вы обнаружите по сравнению с обычным докингом.
  10. Сделайте вывод, может ли докинг расположить лиганд наиболее близким образом к тому, что вы получили в моделировании. Если да, то отметьте энергетическую эффективность этого расположения.
  11. NAG содержит в себе СH3C(=O)NH группу. Создайте 3 лиганда где метильный радикал этой группы будет заменён на :
    • OH
    • NH 2
    • H
    • Ph
      Для каждого из этих лигандов проведите обыкновенный докинг и представьте результаты в виде таблицы из трёх лучших расположений для каждого лиганда.
  12. Проведите докинг с подвижными радикалами для новых 3 лигандов (кроме Н) и сравните их связывание во всех случаях.