使用AutoDock作分子对接教程

本教程是由广州中医药大学硕士生罗子清同学撰写初稿, 海军军医大学博士生杨健同学整理校对并提供终稿. 感谢两位同学在繁忙的毕业论文撰写期间为本公众号供稿。

一、相关软件安装和工作环境配置

1、软件

Autodockhttp://autodock.scripps.edu/

MGLToolshttp://mgltools.scripps.edu/

ChemDraw(破解版网上有资源)

Discovery Studio Visualizer

PyMOL(建议选择注册教育免费版license

2、工作环境配置

所有软件按照默认方式安装,工作环境避免使用中文字符命名。

设置工作目录:打开AutodockTools软件,点击:

file→Preferences→Set→Startup Directory

输入自己建立的工作目录,比如“C:DockingTest”

二、Autodock分子对接的基本流程

利用Autodock软件进行分子对接其流程如下图。

三、准备配体文件和受体文件

本教程参考了文献《基于药效团和分子对接技术对甘草中AChE抑制成分的虚拟筛选》中的配体和受体。小分子配体为“glycyrrhizic acid”AChE蛋白受体的PDB ID“4EY7”

1、准备小分子配体

配体文件格式:“.mol2”。可以利用ChemDraw画出小分子结构,另存为mol2格式。也可以根据小分子信息从PubChemhttps://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)数据库中搜索下载。

打开PubChem数据库,搜索“glycyrrhizic acid”,下载其2D结构:“Structure2D_CID_14982.sdf”

 

Chem3D打开“Structure2D_CID_14982.sdf”,优化力学结构:,另存为“lig.mol2”

 

 

 

打开AutoDockTools,点击:

ligand→input→open→“lig.mol2”

 

 

另存为pdbqt文件:ligand→output→save as PDBQT,另存为“lig.pdbqt”

 

 

2、准备蛋白受体

 

PDB数据库中下载AChE蛋白结构文件,存储为“rep.pdb”

 

 

PyMOL打开“rep.pdb”,删除水分子:remove solvent

 

 

移除蛋白结构中的小分子配体:remove organic,后覆盖存储为“rep.pdb”

 

 

 

AutoDockTools打开“rep.pdb”,加氢:Edit→Hydrogens→Add,后覆盖保存为“rep.pdb”

 

 

点击Grid→Macromolecule→Choose,保存成“rep.pdbqt”

 

 

四、画出格点能地图

 

AutoDockTools中用二级结构显示蛋白:Display→Secondary Structure→display only,取消用line显示:Display→Lines→undisplay,这样单纯显示蛋白结构。

 

 

 

根据作用位点,调整Grid Box的坐标和长宽高。

 

 

保存参数:file→closesaving current

 

 

保存格点参数文件:

Grid→Output→SaveGPF→grid.gpf

 

 

查看grid.gpf参数文件,用记事本打开或者文本编辑器(Notepad++, https://notepad-plus-plus.org/下载安装)打开。

可以看到以下信息:盒子信息、配体、受体信息等。

 

 

五、分子对接

 

截止目前,我们共获得五个文件:

“lig.mol2”“lig.pdbqt”“rep.pdb”“rep.pdbqt”“grid.gpf”

下面首先根据grid.gpf参数文件,进行分子对接。

直接在AutoDockTools软件中点击Run AutoGrid容易报错。这里直接用命令提示符(CMD)运行分子对接过程。

选中当前工作目录,输入“cmd”,进入命令提示符,工作路径为当前工作目录。

 

 

输入:autogrid4 -p grid.gpf -l grid.log

回车,等待运行结束,查看文件目录,看到几种原子的能量地图。

 

 

点击Docking→Macromolecule→setrigid filename

选择打开“rep.pdbqt”

 

 

 

点击Docking→ligand→choose→ligand;弹出对话框,选择“lig”select ligand;又弹出对话框,显示配体的参数信息,“Accept”

 

 

 

 

点击Docking→searchparameters→genetic algorithm,弹出对话框。

 

 

 

点击Docking→dockingparameter,默认设置,选择Accept

 

 

点击Docking→Output→LamarchianGA,输出参数文件“docking.dpf”

 

 

在命令提示符中输入:autodock4 -pdocking.dpf,回车等运行结束(这个时间受算法及盒子大小影响,较长,需耐心等到运行结束)。

 

 

运行结束后,生成docking日志文件“docking.dlg”,用文本编辑器打开查看内容。在文档结尾部分看到“Successful Completion”,说明成功完成了分子对接。

 

 

找到日志文件中的10个构象的Binding energy信息,可以看出第2个构象的binding energy最小,为最优结合构象。

 

 

使用AutoDockTools分析查看日志文件:Analyze→Dockings→Open→docking.dlg,命名为“lig-2”

 

 

显示结合的构象,分别点击以下步骤:

Analyze→Macromolecule→Open→rep.pdb

Analyze→Comformations→Play, ranked by energy

 

选择bindingenergy最低的构象,点击Build CurrentWrite Complex,保存为“outcome.pdbqt”

 

 

Discovery Studio打开文件“outcome.pdbqt”,另存为“outcome.pdb”

 

 

使用PyMOL打开文件“outcome.pdb”,调整背景为白色,outcomeCartoon结构显示,UNK为小分子配体用Sticks结构显示,调整保存成图片“outcome.png”即可。

 

 

 

到这里,利用Autodock进行分子对接的一个实例过程全部结束。

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