分子對接
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2021-05-01
分子對接的實例教程
分子對接的基本原理就是把配體分子放在受體活性位點的位置，然后按照幾何互補和能量互補的原則來實時評價配體與受體相互作用的優劣，最終找到這兩個分子之間最佳的結合模式。
分子對接分為剛性、半柔性和柔性對接。不同的對接軟件又可以分為：商業軟件和學術軟件，而分子對接的計算結果，則體現為打分函數的不同。目前用的比較多的分子對接軟件有：AutoDock、AutoDock Vina、LeDock、rDock，這些都是學術軟件；商業軟件有：Glide、GOLD、MOE Dock、Surflex-Dock、LigandFit、FlexX等等。
做分子對接，一般對接的分子量都很大，到底有多大？就是很大！
我來舉個例子，通常分子對接的采樣，都是百萬到千萬級別的分子
而事實上可用于藥物發現的有機分子有多少？
超過10的60次方！
我們取的只是滄海一粟罷了。
這么大的對接量，對算力的需求肯定少不了呀！
那怎么辦呢？
具體，我以AutoDock-Vina分子對接為例。
AutoDock-Vina 是用于分子對接和虛擬篩選的開源程序，由Scripps研究所分子圖形實驗室的Oleg Trott博士設計和實現，是目前使用最為廣泛的分子對接軟件之一。此外，Vina可以利用系統上的多個CPU或CPU內核來顯著縮短運行時間；北鯤云超算平臺提供了豐富的cpu,gpu資源，此次教程以STAT3靶點的晶體結構與其原配體為例進行分子對接的詳細步驟說明，就在北鯤云上演示。
準備工作
蛋白晶體結構由PDB數據庫（http://www.rcsb.org/）下載，PDB編號為6NJS。首先需要通過其他軟件如Pymol、Glide、DS等去除蛋白中的水分子，刪除多余的鏈，并把原配體分子提離出來。單獨的蛋白文件和配體文件均保存為.pdb格式。
展開 我們通過實驗發現一系列小分子對該酶有抑制作用，但其具體相互作用于哪一個位點卻是未知，因此我們通過全局分子對接的方法去對其優勢結合位點進行一個理論預測。
2 分子對接
2.1 受體結構準備
人凝血酶蛋白結構從蛋白質數據庫（Protein data bank, PDB）中獲取，PDB代碼為1DWC。對蛋白結構進行加氫處理，并將處理后的結構作為分子對接的初始模型，采用AutoDockTools 1.5.6進行處理，保存蛋白原有電荷，并生成pdbqt文件用于對接。
2.2 配體結構準備
化合物結構使用chemdraw繪制，采用MOPAC程序優化分子結構，計算PM3原子電荷，采用AutoDock Tools 1.5.6處理配體結構，生成相應的pdbqt文件用于后續對接。
2.3 分子對接方法
分子對接采用AutoDock 4.2.6軟件包實現，設定1DWC晶體結構中心的位置為活性位點，將小分子對接到活性位點，對接盒子的中心坐標設為（36.99, 41.25, 43.45），XYZ各方向的格點數設為120×120×120，格點間距為0.5 Å，對接次數設為100，其余參數采用默認值
3 分子對接結果
首先通過分子對接結果，我們發現化合物結合到了不同位點上，結果如下圖所示，該結果表明，上述小分子的確能結合到四個不同的結合位點上。
隨后，為了進一步判定哪一個位點是其結合的優勢位點，我們將其結合到不同位點的小分子與蛋白之間的分子對接能量打分結果以及預測的抑制活性值進行了對比分析，結果如表1所示。通過結果對比分析，我們發現，該類分子在活性位點處的結合能以及預測的活性都是最低的，因此我們判定該處位點為該類分子結合到該蛋白靶標上的優勢結合位點，并以此為位點作為其他同類分子在該蛋白上的結合位點。
展開 1-1 概述
2-1-蛋白質結構和功能組成
2-2-蛋白質結構和功能肽鍵和相互作用
2-3-蛋白質結構和功能α螺旋和β片
2-4-蛋白質結構和功能肽鍵和Ramachandran圖
2-5-蛋白質結構和功能結合能
2-6-蛋白質結構和功能蛋白質如何折疊
2-7-蛋白質結構和功能結構水平
2-8-蛋白質結構和功能功能水平
2-9-蛋白質結構和功能酶動力學基本概念
3-1-可用的蛋白質制備結構
3-2-制備的蛋白質制備結構
3-3-蛋白質制備同源性建模
3-4-蛋白制備穿線法
3-5-蛋白質制備α折疊
3-6-PDB結構的6-蛋白制備選擇
3-7-蛋白質制劑缺失殘留問題
3-8-蛋白質制備結構驗證
4-1-分子對接算法
4-2-分子對接類型
4-3-分子對接模式
4-4-分子對接軟件
4-5-分子對接自動對接VINA高分子制劑
4-6-分子對接自動對接VINA配體制備
4-7-分子對接自動對接VINA網格制備
5-1-自動對接VINA腳本
5-2-自動對接VINA分析-I
5-3-Autodock VINA分析- II
6-1-虛擬篩選為什么它很重要
6-2-虛擬篩選簡要信息
6-3-虛擬篩選大分子和配體的制備
6-4-虛擬篩選網格準備
6-5-虛擬篩選ADMET分析
6-6-虛擬篩查Lipinksi五規則
6-7-虛擬篩查結果分析
6-8-虛擬篩選腳本
7-1-故障診斷問題
7-2-出版質量圖制備
展開 分子對接用于虛擬篩選（Autodock）
3.1 虛擬篩選定義、流程構建及演示
3.2 靶點蛋白選擇、化合物庫獲取
3.3虛擬篩選
3.4 結果分析（打分值、能量及相互作用分析）
實例講解與練習：Bcr/Abl靶點抑制劑的虛擬篩選
小分子格式轉換
1. openbabel的介紹和使用
1.1 openbabel軟件介紹
1.2 小分子結構類型
1.3 小分子結構類型轉換
答疑
針對前三天學習問題的答疑
第四天上午
拓展對接使用場景（上）
1.蛋白-蛋白大分子對接
1.1蛋白-蛋白對接的應用場景
1.2相關程序的介紹
1.3 受體和配體蛋白前期優化準備1.4 載入受體和配體分子
1.5蛋白蛋白相互作用對接位點設定
1.6蛋白蛋白對接結果分析與解讀
實例講解與練習：新冠病毒Spike蛋白及宿主蛋白ACE2的對接
2.蛋白-多肽對接
2.1蛋白-多肽相互作用簡介
2.2蛋白-多肽分子預處理
2.3蛋白-多肽分子對接
2.4對接結果展示與分析
實例講解與練習：新冠靶點3CL與多肽/類多肽抑制劑的對接
3.含金屬離子的蛋白靶點與小分子對接
3.1 金屬酶蛋白-配體的相互作用介紹
3.2相關蛋白及配體分子的收集與預處理
3.3金屬離子的處理與準備
3.4金屬輔酶蛋白-配體的對接
3.5對接結果展示與分析
實例講解與練習：基質金屬蛋白酶MMP及其抑制劑對接
第四天下午
拓展對接使用場景（下）
4.小分子與小分子對接
4.1小分子-小分子相互作用簡介
4.2小分子結構預處理
4.3小分子-小分子對接
4.4對接結果展示與分析
實例講解與練習：環糊精與藥物小分子的對接
5.核酸-小分子對接
5.1核酸-小分子的應用場景
展開 最后，有分子對接或者分子動力學相關需求，歡迎通過微信公眾號聯系我們。
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4-7-分子對接自動對接VINA網格制備
5-1-自動對接VINA腳本
5-2-自動對接VINA分析-I
5-3-Autodock VINA分析- II
RESP電荷在分子動力學、構象分析以及分子對接等應用中展現出了卓越的效果。
在此教程中，我們將帶您深入了解如何使用Gaussian和AmberTools進行結構優化和電荷計算。首先，您將學習如何使用Gaussian軟件優化分子結構，并計算得到esp電荷。接著，我們將介紹如何利用AmberTools對這些電荷進行RESP擬合，同時生成所需的Amber力場參數文件。
隨后，我們將詳細闡述模擬的具體步驟，包括結構準備（如蛋白質結構預測、小分子結構優化等）、相互作用模擬（如分子對接、分子動力學模擬等）以及結果分析（如相互作用能計算、軌跡分析等）。在每個步驟中，我們都會結合具體的案例和實例，詳細解釋操作步驟和注意事項，幫助讀者更好地理解和掌握。
具體流程：
一、預處理復合物
1.
用AutoDock Vina對接2800萬個分子
從4天到1.75小時，如何讓Bladed仿真效率提升55倍？
從30天到17小時，如何讓HSPICE仿真效率提升42倍？
《基于UPLC-Q-TOF-MS指紋圖譜和分子對接技術篩選藿香正氣水抗新冠病毒潛在質量標志物》該論文基于UPLC-Q-TOF-MS，融合指紋圖譜、分子對接以及化學計量學等技術，通過挖掘與鑒定藿香正氣水中抗新型冠狀病毒的潛在質量標志物，為藿香正氣水的質量控制與評價提供了科學依據，為新冠肺炎藥物防治以及新靶向藥物篩選提供了新思路。
《基于UPLC-Q-TOF-MS指紋圖譜和分子對接技術篩選藿香正氣水抗新冠病毒潛在質量標志物》該論文基于UPLC-Q-TOF-MS，融合指紋圖譜、分子對接以及化學計量學等技術，通過挖掘與鑒定藿香正氣水中抗新型冠狀病毒的潛在質量標志物，為藿香正氣水的質量控制與評價提供了科學依據，為新冠肺炎藥物防治以及新靶向藥物篩選提供了新思路。
分子對接基礎 分子對接原理及對接軟件介紹
2.
三維藥效基團搜尋速度比較快，在分子對接前對化合物數據庫進行預處理，可以提高對靶標生物大分子有活性的小分子的發現。
2） 基于分子對接的虛擬篩選
分子對接技術是指分子模擬環境中，兩個或兩個以上的分子模型通過幾何形狀、化學環境及能量的匹配形成最佳結合的技術。分子對接的虛擬篩選需要靶標生物大分子和小分子化合物的三維結構信息。
分子對接基礎 分子對接原理及對接軟件介紹
2.
分子對接基礎 分子對接原理及對接軟件介紹
2.
