Докинг низкомолекулярных лигандов в структуру белка

В банке pdb найдите SMILES нотацию для NAG (на странице 1lmp) и создадим в файл nag.smi.

Далее, с помощью obgen строим 3D структуру этого лиганда в pdb формате:

    obgen nag.smi > nag.mol
    babel -imol nag.mol -opdb nag.pdb
    

Теперь, скриптом prepare_ligand4.py из пакета Autodock tools создаем nag.pdbqt файл лиганда:

    export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin
    prepare_ligand4.py -l nag.pdb
    

Скриптом prepare_receptor4.py из пакета Autodock tools создаем protein.pdbqt файл белка. Я брал четвертую модель из предыдущего задания!

    prepare_receptor4.py -r seq.B99990004.pdb -o protein.pdbqt
    

Далее, я создал файл vina.cfg с таким содержанием (pseudoatom определил центр масс где-то в глубине белка, но ближайшим к нему атомом оказался один из атомов лиганда, его координаты и были взяты за основу):

    center_x=40.523
    center_y=39.883
    center_z=26.170

    size_x = 25
    size_y = 25
    size_z = 25

    num_modes = 20
    

Теперь можно провести первый докинг!

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

В файле nag_prot.log можно посмотреть на энергии 3ёх лучших расположений и геометрическую разницу между ними:

    mode |   affinity | dist from 
         | (kcal/mol) | rmsd l.b.
    -----+------------+----------+
     1         -5.2      0.000      
     2         -5.1      2.401      
     3         -4.6      1.921 
    

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 мы использовали в прошлом задании для позиционирования лиганда. А затем проведем докинг!

    python /usr/share/pyshared/AutoDockTools/Utilities24/prepare_flexreceptor4.py -r prot.pdbqt -s CYS54_ALA103_TYR105
    vina --config vina.cfg --receptor protein_rigid.pdbqt --flex protein_flex.pdbqt --ligand nag.pdbqt --out nag_prot_flex.pdbqt --log nag_prot_flex.log 
    

В файле nag_prot_flex.log можно посмотреть на энергии 3ёх лучших расположений и геометрическую разницу между ними:

    mode |   affinity | dist from 
         | (kcal/mol) | rmsd l.b.
    -----+------------+----------+
     1         -5.2      0.000      
     2         -5.1      3.092      
     3         -4.9      1.767      

    

Может ли докинг расположить лиганд наиболее близким образом к тому, что вы получили в моделировании? Да, может, и энергетическая эффективность этого довольно велика (можно посмотреть на соответствующие значения энергии сродства, которые приведены выше). Более того, при докинге мы можем моделировать подвижность аминокислот в нашем белке. А это более биологически осмысленно, поскольку при связывании лиганда аминокислоты белка также, как правило, двигаются.

NAG содержит в себе СH3C(=O)NH группу. Создадим 4 лиганда где метильный радикал этой группы будет заменён на OH, NH2, H, Ph. Для каждого из этих лигандов проведем обыкновенный докинг (и докинг с подвижными аминокислотами в белке) и представим результаты в виде таблицы из трёх лучших расположений для каждого лиганда. Были получены следующие файлы: nag2.smi, nag3.smi, nag4.smi и nag5.smi. В каждом из них был заменен метильный радикал на соответствующую группу. Для каждого из них проводим процедуры аналогичные тем, что были сделаны выше. Для сравнения привожу результаты докинга для лиганда с фенильной группой (для неподвижных радикалов - слева, для подвижного - справа):