分子对接—蛋白分子和小分子配体
原创
分子对接—蛋白分子和小分子配体
记录下蛋白分子和小分子配体之间的分子对接，
以HSP90AA1蛋白和川陈皮素为例
1 蛋白结构下载
- Uniprot数据库中检索HSP90AA1蛋白（物种：人类）。挑选最佳构象AF-P07900-F1（AlphaFold预测），下载其PDB格式文件；
- pubchem数据库中搜索川陈皮素（Nobiletin），获得其小分子结构的sdf格式文件。
#相关网页
https://www.uniprot.org/uniprotkb/P07900/entry#structure
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/72344#section=2D-Structure
#HSP90AA1蛋白结构
sup/AF-P07900-F1-model_v4.pdb
#川陈皮素结构
sup/Structure2D_COMPOUND_CID_72344.sdf2 分子对接前准备
- 使用pymol对 HSP90AA1蛋白结构进行删除水分子、删除无关配体或小分子等操作，重新输出文件为rep.pdbqt(一般下载的是AlphaFold预测的结构的话，不需要这个步骤，这里也做下)； 使用pymol打开蛋白结构文件，输入以下命令。
remove solvent
remove organic
文件保存为pdb格式文件，文件名rep.pdb
- 使用Chem3D对Nobiletin分子（sdf格式）进行优化（最小结合能），点击run之后，格式save as 为mol2格式,文件名lig.mol2。
- 使用AutoDock进行处理，以及改变文件格式。
将前两步获得的rep.pdb，lig.mol2文件复制到AutoDock的工作目录中
pymol中，导入rep.pdb文件，进行加氢操作。
将rep.pdb保存为pdpqt格式
导入配体小分子，并重新输出为pdbqt格式文件
- 对接盒子的确定
首先把蛋白结构的二级结构显现，并且隐藏lines
确定口袋盒子，spacing设置为1，调整坐标，使盒子尽量小的同时，覆盖住整个蛋白结构。记得保存口袋盒子的坐标，输出为grid.gpf格式
sup/rep.pdb
sup/lig.mol2
sup/rep.pdbqt
sup/lig.pdbqt
sup/grid.gpf3 分子对接
使用AutoDock Vina对上述文件进行分子对接。将上一步得到的文件，复制到vina文件夹中，根据grid.gpf内容修改config.txt内容。
grid.gpf
npts 126 92 116 # num.grid points in xyz
gridfld rep.maps.fld # grid_data_file
spacing 1.0 # spacing(A)
receptor_types A C H HD N OA SA # receptor atom types
ligand_types A C HD N NA OA SA # ligand atom types
receptor rep.pdbqt # macromolecule
gridcenter 5.064 21.194 6.276 # xyz-coordinates or auto
smooth 0.5 # store minimum energy w/in rad(A)
map rep.A.map # atom-specific affinity map
map rep.C.map # atom-specific affinity map
map rep.HD.map # atom-specific affinity map
map rep.N.map # atom-specific affinity map
map rep.NA.map # atom-specific affinity map
map rep.OA.map # atom-specific affinity map
map rep.SA.map # atom-specific affinity map
elecmap rep.e.map # electrostatic potential map
dsolvmap rep.d.map # desolvation potential map
dielectric -0.1465 # <0, AD4 distance-dep.diel;>0, constant修改config.txt
receptor = rep.pdbqt
ligand = lig.pdbqt
center_x =5.064
center_y = 21.194
center_z = 6.276
size_x = 126
size_y = 92
size_z = 116
energy_range = 5
num_modes = 20
调出powershell命令，当前目录下执行下面这条命令，进行分子对接。
./vina.exe --config config.txt --log log.txt --out output.pdbqt
其中Affinity (kcal/mol)：结合自由能，单位为 kcal/mol，表示配体与蛋白结合的稳定性。数值越低，结合越稳定，一般小于-5或-8认为对接良好。
由对接结果可以看出，Mode 1的Affinity = -7.8 kcal/mol，是能量最低的模式，代表此种模式下配体和蛋白的结合最稳定。
sup/output.pdbqt
sup/log.txt4 导入pymol中整合以及可视化
将上一步得到的output.pdbqt，与之前得到的rep.pdbqt，导入pymol中整合成一个文件result.pdb
接下来即可对result.pdb进行美化这里不再赘述
可视化结果如下：
cartoon
surface
放大
综合展示
sup/result.pdb
#分子对接图
sup/1.png
sup/2.png
sup/3.png
#综合展示
sup/综合.pdf5 作用力
对接结果中发现蛋白（HSP90AA1）和配体川陈皮素（Nobiletin）之间存在一个氢键，距离为 2.4 Å，氢键对应的蛋白氨基酸是N106。模型结合自由能为 -7.8 kcal/mol，结合状态稳定。
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
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