Макромолекулярный докинг

Суть задания ознакомиться с программой ZDOCK и сделать предсказание о свзывании фрагмента антитела (VHH domain) c панкреатической альфа-амилазой.

Для начала скопируем все файлы в рабочую директорию.

In [3]:
%%bash
wget http://kodomo.cmm.msu.ru/~golovin/zdock/amylase.pdb --no-check-certificate
wget http://kodomo.cmm.msu.ru/~golovin/zdock/camelid.pdb --no-check-certificate
wget http://kodomo.cmm.msu.ru/~golovin/zdock/uniCHARMM --no-check-certificate

--2021-05-27 21:25:06--  http://kodomo.cmm.msu.ru/~golovin/zdock/amylase.pdb
Resolving kodomo.cmm.msu.ru (kodomo.cmm.msu.ru)... 93.180.63.127
Connecting to kodomo.cmm.msu.ru (kodomo.cmm.msu.ru)|93.180.63.127|:80... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 302 Found
Location: https://kodomo.fbb.msu.ru/~golovin/zdock/amylase.pdb [following]
--2021-05-27 21:25:07--  https://kodomo.fbb.msu.ru/~golovin/zdock/amylase.pdb
Resolving kodomo.fbb.msu.ru (kodomo.fbb.msu.ru)... 93.180.63.127
Connecting to kodomo.fbb.msu.ru (kodomo.fbb.msu.ru)|93.180.63.127|:443... connected.
WARNING: cannot verify kodomo.fbb.msu.ru's certificate, issued by �CN=Kaspersky Anti-Virus Personal Root Certificate,O=AO Kaspersky Lab’:
  Self-signed certificate encountered.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 387504 (378K) [chemical/x-pdb]
Saving to: �amylase.pdb’

     0K .......... .......... .......... .......... .......... 13% 56.5M 0s
    50K .......... .......... .......... .......... .......... 26% 95.1M 0s
   100K .......... .......... .......... .......... .......... 39% 96.4M 0s
   150K .......... .......... .......... .......... .......... 52% 85.7M 0s
   200K .......... .......... .......... .......... .......... 66% 97.2M 0s
   250K .......... .......... .......... .......... .......... 79%  100M 0s
   300K .......... .......... .......... .......... .......... 92% 92.7M 0s
   350K .......... .......... ........                        100% 89.5M=0.004s

2021-05-27 21:25:08 (86.3 MB/s) - �amylase.pdb’ saved [387504/387504]

--2021-05-27 21:25:08--  http://kodomo.cmm.msu.ru/~golovin/zdock/camelid.pdb
Resolving kodomo.cmm.msu.ru (kodomo.cmm.msu.ru)... 93.180.63.127
Connecting to kodomo.cmm.msu.ru (kodomo.cmm.msu.ru)|93.180.63.127|:80... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 302 Found
Location: https://kodomo.fbb.msu.ru/~golovin/zdock/camelid.pdb [following]
--2021-05-27 21:25:08--  https://kodomo.fbb.msu.ru/~golovin/zdock/camelid.pdb
Resolving kodomo.fbb.msu.ru (kodomo.fbb.msu.ru)... 93.180.63.127
Connecting to kodomo.fbb.msu.ru (kodomo.fbb.msu.ru)|93.180.63.127|:443... connected.
WARNING: cannot verify kodomo.fbb.msu.ru's certificate, issued by �CN=Kaspersky Anti-Virus Personal Root Certificate,O=AO Kaspersky Lab’:
  Self-signed certificate encountered.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 73224 (72K) [chemical/x-pdb]
Saving to: �camelid.pdb’

     0K .......... .......... .......... .......... .......... 69% 49.5M 0s
    50K .......... .......... .                               100%  110M=0.001s

2021-05-27 21:25:08 (59.3 MB/s) - �camelid.pdb’ saved [73224/73224]

--2021-05-27 21:25:08--  http://kodomo.cmm.msu.ru/~golovin/zdock/uniCHARMM
Resolving kodomo.cmm.msu.ru (kodomo.cmm.msu.ru)... 93.180.63.127
Connecting to kodomo.cmm.msu.ru (kodomo.cmm.msu.ru)|93.180.63.127|:80... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 302 Found
Location: https://kodomo.fbb.msu.ru/~golovin/zdock/uniCHARMM [following]
--2021-05-27 21:25:08--  https://kodomo.fbb.msu.ru/~golovin/zdock/uniCHARMM
Resolving kodomo.fbb.msu.ru (kodomo.fbb.msu.ru)... 93.180.63.127
Connecting to kodomo.fbb.msu.ru (kodomo.fbb.msu.ru)|93.180.63.127|:443... connected.
WARNING: cannot verify kodomo.fbb.msu.ru's certificate, issued by �CN=Kaspersky Anti-Virus Personal Root Certificate,O=AO Kaspersky Lab’:
  Self-signed certificate encountered.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 17376 (17K)
Saving to: �uniCHARMM’

     0K .......... ......                                     100% 28.0M=0.001s

2021-05-27 21:25:08 (28.0 MB/s) - �uniCHARMM’ saved [17376/17376]

Добавляем атомы водорода, используем силовое поле Gromos 53а6.

In [ ]:
%%bash
pdb2gmx -f amylase.pdb -o amylase_h.pdb -p -ignh
pdb2gmx -f camelid.pdb -o camelid_h.pdb -p -ignh

Проводим препроцессинг файлов

In [ ]:
%%bash
mark_sur amylase_h.pdb amylase_m.pdb
mark_sur camelid_h.pdb camelid_m.pdb

Выдача программы, помимо файлов, приведена тут amylase, camelid

Утилита mark_sur размечает атомы в зависимости от расположения, на поверхности они находятся или нет.

Запустим докинг, предварительно ручками удалив из файлов amylase_m.pdb и camelid_m.pdb две строчки - MODEL и TER.

In [ ]:
zdock -S 10 -R camelid_m.pdb -L amylase_m.pdb

Удалили руками вторую строчку и дальше будем работать с файлом zdock.out.cp

Запустим утилиту zrank

In [ ]:
%%bash

zrank zdock.out.cp 1 2000
#Отсортируем по энергии
sort -n -k2 zdock.out.cp.zr.out | head

471 -18.8478

437 -17.9542

1946 -15.0794

1461 -14.5146

1422 -10.877

381 -10.6746

1546 -10.6298

1382 -10.2594

1876 -9.99191

631 -9.59822

In [ ]:
ln -s /home/preps/golovin/progs/bin/create_lig 
create.pl zdock.out
ls complex*pdb >list
zrank list

Теперь сравним визуально две лучшие структуры по энергии с РСА моделью 1KXT, последняя на всех картинках покрашена в коричневый:

In [8]:
from IPython.display import Image

Image('c471.png')
Out[8]: