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用AutoDock进行分子对接教程——半柔性对接

已有 26628 次阅读 2017-12-20 20:58 |个人分类:软件学习|系统分类:科研笔记| autodock, 分子对接教程, 半柔性对接

以下所有内容均属于个人学习过程中的总结,如有错误,欢迎批评指正!

Autodock 分子对接教程

First release:2017-12-20  Last update: 2018-07-24


Autodock是一款分子对接软件包,开源且免费,官方网址是http://autodock.scripps.edu/,目前最新的版本是AutoDock 4.2.6,包括AutoDockAutoGrid两个模块,AutoDock软件包下载地址为http://autodock.scripps.edu/downloads/autodock-registration/autodock-4-2-download-page/,包括LinuxMac OSWindows版本以及源代码。

AutoDockToolsAutoDock对接的可视化程序,最新版本为MGLTools1.5.6,下载地址为http://mgltools.scripps.edu/downloads。在此,软件的安装过程就不赘述,不属于本教程的范围。下面将采用AutoDock进行半柔性对接(对接受体蛋白设为刚性,对接配体小分子设为柔性),Windows 7系统,希望对分子对接的入门者有所帮助。

本教程采用蛋白酶1YT9的晶体结构作为分子对接的受体,结构中的配体IOS作为对接的配体分子。

1、从蛋白质数据库中下载晶体结构,用分子查看软件将配体IOS的结构提取出来(pymol,viewerpro,Discovery Studio等软件均可),并用其他工具进行加氢,电荷,质子化状态确认,最后保存成为ligand.pdb作为分子对接的配体结构;


2、将晶体结构1YT9删掉配体IOS和多余的水分子,保存成为protein.pdb,作为分子对接的受体结构;


3、将结构保存到保存到E:\autodock_test\路径,用AutoDockTools打开ligand.pdb,点击Ligand——Input——Choose,如下图所示,选择ligand作为AutoDock4对接的分子,点击后,软件会提示结构中有41个非极性氢原子,18个芳香碳原子,18个可旋转建等信息,点击确定即可;



4、点击Ligand——Output——Save as PDBQT,保存成为ligand.pdbqt文件,该文件中包含了配体结构中的原子信息和可旋转建的信息等;


5、用ADT打开protein.pdb文件,在左侧的方框中勾选上protein,点击Edit——Hydrogens——Add,为蛋白质结构加氢原子(由于解析技术的原因,氨基酸的氢原子在晶体结构中是不存在的,因此需要手动加氢原子)



6、选择Grid——Macromolecule——Choose,点击选择protein作为AutoDock4的对接分子(Select Molecule),软件提示:结构中没有非键原子,有1280个非极性氢原子,点击确定,保存成为protein.pdbqt文件;


7、点击Grid——Set Map Types——ChooseLigand,选择ligand


8、选择Grid——Grid Box设置对接的盒子大小,坐标,格点数,隔点距离,这一步需要自己根据不同的结构来进行具体确认,本文简单提供常用的步骤:a 查阅文献,晶体结构数据库寻找配体可能的结合位点附近的重要氨基酸残基,b 用文本文件打开protein.pdb文件,查看对应氨基酸残基其中任意原子(一般考虑CA原子)的坐标,c 在对接的Center Grid Box中输入对应的坐标即可,对接的中心坐标并不一定非常准确,最终目标是对接的盒子包含了配体可能结合的最大区域即可,本文参数设置为x=72y=58z=46Spacing=0.375xyz分别表示在各方向上的格点的数量,Spacing表示每个格点的长度,盒子中心坐标为(15.56226.5933.607),设置完成后可以在图形界面查看盒子的具体位置。



9、点击File——Close saving current保存盒子信息,选择Grid——Output——Save GPF,保存为protein_ligand.gpf文件(注意Windows下要手动添加文件名后缀);



10、点击Docking——Macromolecule——Set RigidFilename,选择protein.pdbqt文件,将受体蛋白质设置为刚性;



11、同样的方法Docking——Ligand——Choose,选择配体,设置初始位置等信息,点击Accept即可;


12、选择Docking——Output——Lamrckian GA 4.2,选择拉马克遗传算法作为对接算法,保存成为protein_ligand.dpf文件(Windows下手动加后缀),dpf文件中包含了分子对接的信息,默认对接的构象数为10个,可以用文本编辑器打开dpf文件,手动修改对接的构象数目(ga_run  10);



至此,分子对接的准备文件就完成了,接下来就是运行AutogridAutoDock程序了,笔者偏好用命令行的方式运行对接,windows下安装好autodock后需要设置环境变量,方法为:进入系统高级设置,“高级”选项卡中的环境变量,在系统环境变量中选择Path,点击编辑,加入autodock安装的目录,如D:\Program Files (x86)\Autodock\4.2.6,点击确定即可。设置完成后,就可以开始运行对接程序啦!

1、快捷键Win+R,输入cmd即可,分别输入e:、cd autodock_test即可进入到对接目录下,使用dir命令查看当前目录的文件和文件夹;

2、输入

autogrid4.exe –p protein_ligand.gpf

运行AutoGrid4程序,得到对接中所有原子的信息;

3、再输入

autodock4.exe –p protein_ligand.dpf

运行AutoDock4程序进行对接,对接的结果文件保存在protein_ligand.dlg文件中,笔者推荐使用PyMOLAutoDock插件进行查看AutoDock分子对接的结果。

关于分子对接结果的分析,以及柔性对接的教程将在后续的博文中继续更新,欢迎大家关注!



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