背景：隨著分子病理學的發展，人們對疾病發生和藥物發揮藥效的分子機制有了更深入的認識，伴隨著蛋白質晶體學的發展，越來越多的蛋白質晶體被解析出來，更多的藥物與其靶標相互作用的三維結構被揭示，對于理解藥物發揮作用的機制起到關鍵作用。基于藥物靶點結構的合理藥物設計和篩選愈來愈受到重視，藥物靶點和配體的親和力以及相互作用的結構是十分重要的研究數據。但是 Protein Data Bank（PDB）數據庫并不直接提供蛋白質和配體的親和力數據，大量的親和力數據需要用戶手動在文獻中尋找；與此同時，在蛋白質純化和結晶的過程中需要加入大量的添加劑（如去污劑、鹽離子、緩沖劑、金屬離子、溶劑分子等），其將會成為污染物出現在解析后的晶體結構中，這些污染物并不能與蛋白質特異性結合，并將在許多自動化的處理中造成干擾。因此收集靶點蛋白質和受體親和力數據，評估 PDB 結構中配體的生物相關性對藥物虛擬篩選、分子對接、蛋白質功能注釋及相關軟件設計具有重要意義。

具體步驟：

1. 蛋白和小分子的準備

如下列途徑：

2. 對接

對接軟件目前市面上有許多軟件都能做docking

如 DS、Chimera、Autodock系列

下面用autodock vina演示對接過程

a.file-read molecule

刪除水分子和其他配體，常規操作不用解釋

b. file-read molecule

同樣的處理方式，加極性氫，計算電荷和添加原子類型

c.處理完蛋白質和小分子后，開始設置對接盒子grid-box，最后使用vina輸出參數，最后run autodock vina即可，具體的參照《autodock vina的安裝及使用》。

對接完成后，可以分析小分子的極性接觸。

如：

3. Gromacs 模擬步驟

將配體pdb文件加載至文件夾中

3.1 蛋白質拓撲結構生成

gmx pdb2gmx -f protein.pdb -o protein_processed.gro -water spc -ignh

3.2 配體拓撲結構處理

根據你所需要的力場修改小分子拓撲。

3.3 復合物構建

復制protein_processed.gro文件并命名為complex.gro，將每個配體gro文件的坐標部分復制到complex.gro的蛋白質原子坐標末尾，最后更新complex.gro開頭的原子總數。

3.3 周期性邊界條件

4. # 定義盒子尺寸

5. gmx editconf -f complex.gro -o newbox.gro -bt cubic -box 8.0 8.0 8.0

6. # 添加溶劑

7. gmx solvate -cp newbox.gro -cs spc216.gro -p topol.top -o solv.gro  

8. # 加入離子

9. gmx grompp -f em.mdp -c solv.gro -r solv.gro -p topol.top -o ions.tpr -maxwarn 2  

10. gmx genion -s ions.tpr -o solv_ions.gro -p topol.top -pname NA -nname CL -np 5

3.5 能量最小化，預平衡NVT，NPT

gmx grompp -f em_real.mdp -c solv_ions.gro -r solv_ions.gro -p topol.top -n index.ndx -o em.tpr -maxwarn 2  

得到em.tpr文件之后通過以下命令運行能量最小化：

gmx mdrun -v -deffnm em

gmx grompp -f nvt.mdp -c em.gro -r em.gro -p topol.top -n index.ndx -o nvt.tpr -maxwarn 2  

gmx mdrun -deffnm nvt  

gmx grompp -f npt.mdp -c nvt.gro -r nvt.gro -t nvt.cpt -p topol.top -n index.ndx -o npt.tpr -maxwarn 2  

gmx mdrun -deffnm npt  

3.6 生產模擬

首先運行如下命令生成 tpr 文件：

gmx grompp -f md.mdp -c npt.gro -r npt.gro -t npt.cpt -p topol.top -n index.ndx -o md_results_1.tpr -maxwarn 2  

運行主體模擬：

gmx mdrun -deffnm md_results_1

模擬完成后，可以計算蛋白穩定性，通過RMSD、RMSF

最后通過PBSA計算結合能

。

總結：通過上述對接，模擬，分析，我們可以了解蛋白與小分子結合的穩定性，來判斷結合的好壞。也可以利用模擬來提前預測小分子能否在實驗中得到好的驗證。

最后,如有MD相關需求,可以聯系我們.

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