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  • 發布時間:2020-04-14 19:36 原文鏈接: 分子對接技術研究D7152441抑制劑與PB2蛋白的結合模式二

    6、 提交計算任務

    Dock6方案為我們提供了多種對接計算模式,這里稍微解釋一下。

    在各種模式中,蛋白受體都是剛性不動的。因為Dock6的Grid算法實際上并非直接采用蛋白結構進行對接,而是采用其模型(正是前面生成的格點)。根據配體運動的方式,分為下面幾種情況:

    1) 柔性配體對接,即配體在對接過程中是柔性可變的,可旋轉單雙鍵產生不同構象。這是最常用的默認的模式;

    2) 固定錨點對接,即在口袋中對配體進行小范圍構象搜索,配體有一塊結構(通常為最大的剛性結構)看似被固定住,而其他部分則可變動。該模式的用處是,在保持配體整體結合位置不變的情況下,尋找更好的結合模式;

    3) 剛性配體對接,即配體是剛性的,不能旋轉化學鍵,僅可整體平移和翻轉。可能的使用場景是,配體的構象具有某種特殊意義,希望對接后保持不變,或者評估蛋白是否能夠容納這種構象;

    4) 原位優化(in-situ minimization),即在口袋中對配體分子進行能量優化,不進行構象搜索。可用于優化配體的結合模式;

    5) 打分評價,即對口袋中的配體分子進行打分評價,不進行構象搜索。可采用不同打分函數對配體某一結合模式進行重打分。

    我們采用柔性配體對接模式,其他參數采用默認值,然后提交任務。

    7、 對接結果分析

    1) 查看對接打分

    Dock6方案的對接總打分是Grid Score,負值表示有結合,正值表示不結合,因此,打分值越小(負值的絕對值越大)表示結合力越強。它與另外兩項能量項——范德華力和靜電力——的關系是:Grid Score = Grid_vdw + Grid_es。Internal Energy是分子內能,表示對接構象(pose)的張力大小,正值,越小越好,通常20 kcal/mol以下比較合理。Pose列是對接構象編號,按照Grid Score從小到大排列。因此,第一個pose即為對接軟件根據打分判斷為最好的對接構象。

    根據經驗,Grid Score>-40 kcal/mol屬于結合力較差,-40~-50kcal/mol屬于中等,<-50kcal/mol屬于較好。由于D715-2441分子較小,所以疏水作用面積小,范德華力貢獻自然較小,靜電力貢獻通常也不會很大,導致整體打分較差。這是可以理解的,也應理解為該對接構象還算合理。

    從打分分布看,各個pose的打分相差不大,范德華力貢獻為主,第一個pose的靜電力貢獻相對其他pose出奇地大,意味著它具有較多較強的靜電作用力(比如氫鍵和鹽橋)。

    2) 分析相互作用

    仔細觀察各個pose,結合上面的對接打分。我們認為第一個pose 的作用力最多,結合力最好,結合方式符合預期,是最好的構象。對比文獻,這個pose與之幾乎完全一致(下面會解釋差異之處)。因此,我們選擇它來做結合模式分析。

    為清晰起見,點擊視圖右側Protein下的cartoon按鈕,去掉cartoon樣式。點擊Ligand下的center按鈕,居中顯示配體。我們清晰地看到,化合物D715-2441的芳環結構夾在H357的咪唑環和F404的苯環之間形成三明治結構,并與之分別形成π-π堆積作用(黃線),還有與F404的疏水作用(灰線),這些作用力一起構成了范德華力,提供了約-35.48kcal/mol的結合力貢獻。另一方面,E361的羧基和K376的質子化N原子同時與苯環上的羥基形成氫鍵,氫鍵距離、角度可從下方表格查到。F404骨架上的氧原子也與D715-2441另一個羥基形成氫鍵作用。與文獻不同的是,K339的N+原子和H357的咪唑基都跟環酯基形成鹽橋作用。這種作用通常認為是非典型的,所以文獻未提及,但在我們的檢測分析工具里,它被呈現出來。這些極性作用為化合物的結合提供了較強的靜電力貢獻(約-7.69kal/mol),這也是該pose相對其他pose而言靜電力非常顯著的原因

    跟文獻存在差異的另一個地方是,文獻顯示Phe323與化合物存在π-π堆積作用,Phe325存在疏水作用。但在我們的分析結果中,并沒有出現這兩個作用力。實際上,這兩個氨基酸殘基距離底物稍遠,剛好超過該分析工具的相互作用力幾何判斷標準。但若將其原子結構顯示出來,即發現也在附近(下圖)。在柔性配體對接模式下,蛋白是剛性的,蛋白口袋的形狀、殘基位置未必是與配體最契合的。普遍認為,蛋白-配體之間存在“誘導契合”效應。在真實情況下,由于分子熱運動,蛋白、配體間距離不可能一成不變。對接計算只是展示了其靜態的一面,在真實世界里,幾何距離在臨界點附近的作用力可能“若隱若現”。



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