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浅谈分子对接的结合位点设置

已有 5797 次阅读 2015-3-25 05:48 |个人分类:分子对接|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 分子对接

分子对接是在指定的空间随机搜索最优结合构象的一个过程,这个指定的空间就是结合位点。因此,结合位点的设置是分子对接中极其重要的一个参数,甚至比随机搜索算法如模拟退火、遗传算法等参数更为重要。遗憾的是,即使是有着多年分子对接经验的高级用户也往往对结合位点的理解有所偏差。

从物理的角度来看,结合位点不仅包括配体与受体的结合界面,还包括结合界面周围与配体有相互作用的原子,这个范围大致是离配体最近的原子在8到12个埃米之间,视具体的力场而定。狭义上或者直观上,结合位点仅指配体与受体的结合界面。不同的分子对接软件对结合位点的定义因而也会有所不同。针对采用第一种物理定义的分子对接软件,在设置结合位点时必须把与配体有相互作用的原子都包括进去,据此定义的结合位点会很大,因而分子对接时的构象搜索空间也大。搜索空间直接影响到最优构象的搜索,搜索空间越大,搜索结果相对而言越差。但是因为结合位点采用了物理定义,位点的设置就必须足够的大,这往往导致对接效果不够理想。有些软件因而把原子间最长作用距离减少到5埃米,从而缩小结合位点。

采用直观定义的分子对接软件,则会在用户定义的结合位点基础上再向外延伸8到12埃米。用户定义的结合位点用来限制配体的具体结合位置,而在计算结合能的时候则采用物理意义上的结合位点。通常,如果配体原子位于用户指定的区域之外,软件一般会给这些原子罚分(penalty)以强制构象搜索在用户指定的区域内进行。因此,针对此类软件设置结合位点时,结合位点不要设置的过大,但是也不能太小,至少必须保证可以包括进所有的配体原子。

LeDock采用结合位点的直观定义,在用户定义的基础上向外延伸12埃米来计算结合能,力场采用高精度的CHARMM力场,因而结合能如范德华作用能的计算相比其它对接软件要更为精确。根据经验,如果复合晶体结构中的配体分子量在350 Da左右,那么在该配体周围向各个方向分别延伸4到6个埃米定义的结合位点通常适合绝大部分类药(drug-like)小分子的虚拟筛选。这个策略也适用于AutoDock、Vina等。

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