AutoDock对接的局限性 蛋白对接蛋白 蛋白对接核酸 分子对接 AutoDock闪退 闪退核心问题解答
文主要讨论了为什么 AutoDock/MGLTools 不适合用于核酸与蛋白质对接并直接得到可靠结合能,指出其更适合蛋白与小分子体系,面对核酸或大分子体系时常因软件本身限制而出现崩溃、闪退或结果不可靠。文章进一步介绍了实现核酸-蛋白对接的替代方案,如 Schrödinger、HADDOCK、ClusPro、Rosetta 等,并概述了从结构准备、对接参数设置、结果筛选到结合自由能计算与分子动力学验证的完整流程。同时补充说明,可结合 MM-PBSA/MM-GBSA 等方法,对最优复合物进一步开展热力学分析。
一、首先,为何 AutoDock 不能实现“核酸与蛋白质的对接,从而得到结合能”的原因 AutoDock 也就是 MGLTools1.5.7 这个工具,它和 Vina 一样是有限制的;例如:分子量限制,只能操作分子量在某个范围内的蛋白,一旦超过这个阈值,程序会出现崩溃闪退的问题。而如果你要完成的是“核酸与蛋白质的对接,从而得到结合能”,那么,你在处理核酸或者大型蛋白的时候就会越过这个阈值。 这是根本原因,也是软件的限制;其他的限制比如说你的蛋白质本身有问题、对接技术不行(更偏向于报错的形式)、以及软件安装的问题(对接文件夹配置不对、路径等等)。 AutoDock 与 Vina 是两种对接手段,MGLTools 这个工具是通过可视化的窗口形式来调用 autodock4.exe 与 Vina1.1.2.exe 来进行对接,也导致它们只适合蛋白与小分子化合物进行对接。他们的对接手法不一样,产生的结果也不一样,具体可以看这篇文章:AutoDock与Vina的区别和原因 至于 AutoDock 对接和 Vina 对接,我这边都有自己录制了系统性的对接教程,只是价格不一样,包括 Pymol 作图的也有,你可以根据你的需要跟我联系获得。 --- 二、“核酸与蛋白质的对接”要怎么去实现 可以通过薛定谔 “Schrodinger” 这个软件或者 HADDOCK 去实现 这个软件是基于受体和配体结构的诱导契合和柔性对接模式;基于受体结构及配体极性的对接模式;基于受体结构及溶液环境性质的对接模式;组合化学库设计及基于组合库的对接模式;基于配体结构的药物设计,药效团和 3D-QSAR;生物分子结构模拟,蛋白、糖、核酸、小肽等;基于靶点的药物设计;ADME 性质预测。 主要功能 Glide :精确的配体和受体的对接(docking)工具。Glide 提供 SP(标准精度)和 XP(额外精度)两种方式,为药物发现提供了速度和精度;在 SP(标准精度)高精度的对接几十万个配体基础上,XP(额外精度)模式可以对 SP 的对接结果做进一步检验,以减少假阳性。 GlideScore 充分考虑亲脂性、氢键、金属配位体的贡献,也考虑不合适的键的旋转和原子的空间排斥,可以有效地减少假阳性和提高富集率。另外含有的 SP-QPLD 和 XP-QPLD 打分可以考虑配体在受体内的极性取向。Glide 和 Prime 模块联用可以实现 Induced Fit 功能。 Maestro :是 Schrödinger 软件的统一界面,超强的图像显示功能使研究人员能清楚地观察最复杂的研究体系。 Prime :精确的蛋白结构预测软件包。Prime 可以模建出高精度的受体模型,保证药物研发后期的成功。Prime 可精确模建 Loop 区,包含同源模建和 threading 两种方法。 Liaison :精确的配体-受体结合能计算程序。Liaison 预测结合能在 1 kcal/mol 的实验值,可以应用到配体自由度比较大的情况。 SiteMap :精确的蛋白活性位点认证工具。包含两部分功能:活性位点定位;分析活性位点的化学特征。 CombiGlide :设计针对一个靶标或者一类靶标的富集组合库,并利用靶标结构进行基于组合库的虚拟筛选程序。通过特定的设定过滤化合物,例如 ADME 预测,并可实现 De novo design。 Epik :快速和精确地预测 pKa。Epik 能够得到 pKa 值和 3D 结构文件,包括多种互变异构体和在特殊条件下可能存在的离子状态,在水和 DSMO 的溶液中,也能精确地计算出 pKa 值,可以有效提高筛选的准确性。 MacroModel :基于力场模建的黄金标准。可处理体系包括有机化合物、糖、核酸、小肽、蛋白等。在研究蛋白-配体的复合物时,允许活性位点充分柔性,而其他的地方刚性。 Qsite :高性能的 QM/MM 计算程序。Qsite 将量子力学计算应用到蛋白的活性位点的活性中心,对于剩余的蛋白体系应用分子动力学,是先导优化的强有力工具。可应用在涉及电子转移的酶的催化反应及蛋白活性中心含金属的体系。 Phase :最精确的药效团模建的完整工具包。Phase 可以基于配体设置排斥球,假设某些区域被蛋白质所占据,这样就把空间形状不符合的配体筛掉。可以根据配体-受体复合物结构中配体的晶体结构生成药效团搜索数据库。具有强大的数据管理功能,Phase 允许用户生成和存储多构象的数据库,以便在工作中随时用来筛选。包含的 ConfGen 技术对配体分子进行考察,包括键的旋转和计算各个构象的能量,以保留合理的构象。 Strike :做统计模型和 QSAR 的工具。Strike 是做结构-活性关系模型的工具,Strike 能使用这个模型快速地预测化合物活性或者预测大的虚拟库的像药性。 QikProp :快速精确的 ADME 预测工具。由耶鲁大学的 Bill Jorgensen 教授实验室设计。可以对整个分子的 3D 结构预测,预测性质包括:辛醇/水和水/气体的 log Ps、log S、log BB;整个 CNS 活性;Caco-2 和 MDCK 细胞渗透性;血清白蛋白结合活性 log Khsa;HERG 的 K 离子通道阻断性 log IC50。 LigPrep :精确的 2D 到 3D 结构转换工具。有效精确的 2D 到 3D 转换是成功药物设计的第一步,LigPrep 可从单一结构产生化学和结构上的多样构象。LigPrep 可以为 Glide、Qikprop 和 Phase 产生输入文件。为了符合模拟程序的需要,LigPrep 提供的特殊设定可优化输出结构。
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