В прошлом выпуске мы с вами рассмотрели, как визуализировать выбранный белок. В этом выпуске мы узнаем что такое молекулярный докинг и узнаем, как подготовить наш белок к докингу.
Что такое Молекулярный докинг? И зачем он нужен ?
Молекулярный докинг - это метод молекулярного моделирования, который применяется для нахождения лучшей конформации лиганда внутри белка. Делается это на основе подсчета энергии их взаимодействия(водородных связей и других слабых взаимодействий).
Мы будем использовать молекулярный докинг всего два раза:
- Вместе с белком у нас уже есть и лиганд(не всегда так везет, но мы разбираем простой случай), который по дефолту принадлежит этому белку. И мы просто найдем наилучшую конформацию этого лиганда внутри активного центра и посчитаем ее энергию. Что бы после того, как мы нашли наша лекарство нам было с чем сравнить результат!
- Мы проведем его на нашем найденном лекарстве и сравним результаты для того, чтобы сделать вывод подходит оно или нет?
Молекулярный докинг можно проводить написав свою, достаточно не тривиальную программу, но это крайне затруднительно и не имеет огромного смысла, возможно мы рассмотрим написание такой программы в отдельном выпуске.
А сейчас мы будем пользоваться хорошо зарекомендовавшей себя и очень популярной программой AutoDock(которую можно найти в сети бесплатно)
AutoDock.
AutoDock по виду очень похож на программу PyMOL, но здесь уже сразу можно будет провести докинг. Отделять и подготавливать белок и лиганд можно и там и там, это дело вкуса...
Чтобы получить наш белок на экран: File → Import → Fetch from Web → вводим id нашего белка. Это можно сделать и по другому, если вы уже скачали белок на компьютер: File → Read Molecule → пусть к файлу.
Меню визуализации:
Напротив каждой цепи, аминокислоты, молекулы, атома есть набор кружочков, квадратов и ромбиков у них у всех своя цель, смотрите таблицу.
Подготовка к Докингу
На этом этапе нам нужно:
- Убрать молекулы растворителя, так как AutoDock не умеет учитывать их воздействие...
- Отделить молекулы ингибитора или активатора от белка и разнести их по разным файлам.
Убираем растворитель.
Убрать воду можно множеством методов, мы воспользуемся самым простым. Select → SelectFromString → в открывшемся окне в строке Residue пишем HOH*(* - выделяет их все), нажимаем Add и Dismiss
Мы выделили нужные нам молекулы, осталось их удалить.
Edit → Delete → Delete Selected Atoms, и нажимаем CONTINUE, растворитель удален
На данном этапе рекомендуется сохранить результат для дальнейшего удобства. File → Save → Write PDB. В открывшемся окне указываем имя файла с расширением pdb и ставим галочку на SortNodes
Отделяем и подготавливаем белок.
В выбранном мною белке есть две цепи, которые абсолютно идентичны, поэтому рационально рассматривать только одну цепь, так как влияния атомов вне активного центра не учитываются... Поэтому одну цепь просто удалим.
Нам нужно удалить лиганд от белка, в списке лиганд лежит обычно последний и он много больше чем все в данном списке, его нужно удалить. Это можно сделать тем же способом, что и растворитель или непосредственно в меню визуализации. Теперь в нашем файле только белок, сохраняем файл.
Далее проведем следующие манипуляции:
- Добавляем недостающие атомы водорода. Edit → Hydrogens → Add
- Рассчитаем электростатический заряд для каждого атома Edit → Charges → Compute Gasteiger, после этого появится окно с энергией.
- Объединим неполярные атомы водорода со связными с ними атомами так как они нам не нужны Edit → Hydrogens → Merge non-polar.
- Каждому атому нужно присвоить свой тип, Edit → Atoms → Assign AD4 type.
- Сохраняем файл в формате pdbqt(ВАЖНО, нужно явно указать формат в имени файла) и отмечаем SortNodes
- Удаляем молекулу
Отделяем и подготавливаем лиганд.
- Открываем файл, который остался после очистки от растворителя. Выделяем лиганд, далее Select → InverstSelection и удаляем все выделенное.
- Повторяем все те же действия, что и с белком.
Теперь у нас есть два файла с лигандом и белком и почти все готово для докинга! Оставайтесь с нами, в следующей статье мы расскажем, как провести Докинг!