Ledock基础教程

eming

软件简介

    Ledock是苏黎世大学ZHAO Hongtao博士期间开发的一款跨平台(Win,Linux, Mac OS)分子对接软件，在速度和准确度上均呈现出强劲的优势。根据对Astex diversity set的测试，预测的最佳构象准确率能达到94.1%(Gold 86.5), 对Kinase100set的测试，其准确率达到97%。Ledock采用模拟退火-遗传算法交叉的算法进行构象搜索，对接打分涵盖范德华相互作用（vdw），静电相互作用（Coulombic interaction），氢键贡献（Hbond）以及分子间(inter-)和配体分子内(intra-)的冲突(clash)几项的和做为打分方程。本教程只针对分子对接的初学者进行简单地介绍，教程在Ubuntu linux 14.04系统下进行，所有软件均为免费软件，如果有什么问题可以在http://bioms.org/forum-117-1.html发帖提问。

受体准备

   Ledock受体的准备比较简单，只要用lepro程序就可以完成，包括加氢(pH7.0),加电荷(CHARMM/m电荷)，受体的残基和原子均采用的是CHARMM形式，多余的残基构象将被去除，仅保留第一个构象。当然，受体蛋白也可以通过vmd等进行处理，这里不做介绍。

    教程以蛋白1OPJ（PDBID）为例，首先是下载蛋白结构数据（pdb格式），运行命令：

1. wget http://www.pdb.org/pdb/files/1OPJ.pdb

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图1: 含有两条链的IOPJ蛋白

得到1OPJ.pdb文件，该蛋白晶体含有两条蛋白链（图1），对于分子对接，只需要其中一条即可，这里，教程采用vmd将A链提出出来，当然也可以采用其他常用的软件例如pymol,chimera等等提取。

                        

打开vmd加载　1OPJ.pdb文件,依次输入命令：

1. vmd 1OPJ.pdb -dispdev text
   
2. set chaina [atomselect top "chain A"]
   
3. $chaina writepdb rec.pdb
   
4. quit

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得到只含有A链的rec.pdb，对该蛋白采用lepro进行处理，运行命令：

1. lepro rec.pdb

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运行该命令得到两个文件，一个是受体蛋白pro.pdb，一个是对接配置文件dock.in，其中比较rec.pdb(处理前)，pro.pdb(处理后)，明显的区别就是杂原子的去除和加氢。原子类型及残基的名称也根据CHARMM的方式进行了处理。

图2: Lepro处理受体结构前后比较

                        

另外，打开dock.in,　得到以下对接的配置信息：

1. Receptor
   
2. pro.pdb
   
3. 
   
4. RMSD
   
5. 1.0
   
6. 
   
7. Binding pocket
   
8. xmin xmax
   
9. ymin ymax
   
10. zmin zmax
    
11. 
    
12. Number of binding poses
    
13. 20
    
14. 
    
15. Ligands list
    
16. ligands
    
17. 
    
18. END

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其中Receptor下的pro.pdb就是受体文件，RMSD下的1.0是为了防止生成的构象冗余（确保产生的构象多样性）进行聚类的阈值，Bindingpocket下面的三行是对盒子的描述，我们接下来会介绍如何确定盒子的大小；Numberof binding poses下的20是产生的构象数目，这里我们改为30，以便产生更多的构象来比较；Ligand list下的ligands是含有配体的一个文本文件；END是配置文件的结束句。

　　对于对接盒子的介绍，可以参照帖子ledock盒子的确定http://bioms.org/thread-1226-1-1.html

将tcl代码复制到boxer.tcl文件中。这里，我们仍然采用vmd进行辅助确定，假如我们没有参考小分子，需要了解该口袋的大小，c-ABL酪氨酸激酶的活性口袋比较大，口袋横穿蛋白两头。我们对蛋白的分子表面分别以x,y,z三个方向的坐标大小进行着色，发现是x方向(红色)是横穿蛋白两头，跨度较大；y（绿色）和z（蓝色）跨度较小，从而确定盒子的最小坐标的大概位置位于Lys304所在的位置，以HZ2原子的坐标为初始画一个初始的盒子，在激活该画面窗口的情况下，敲下键盘C，鼠标变为十字状，点击Lys304残基末端的任意一原子(以HZ2为例)，终端给出该原子的坐标位置，

1. Info) molecule id: 1
   
2. Info) trajectory frame: 0
   
3. Info) name: HZ2
   
4. Info) type: HZ2
   
5. Info) index: 992
   
6. Info) residue: 61
   
7. Info) resname: LYS
   
8. Info) resid: 304
   
9. Info) chain: A
   
10. Info) segname:
    
11. Info) x: 4.629000
    
12. Info) y: 12.201000
    
13. Info) z: 47.562000
    
14. Info) Added new Atoms label LYS304:HZ2

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我们以xmin 4, ymin 12, 和z 47为初猜坐标，三个方向分别延伸10Å，看看初始盒子的情况。

打开vmd的控制台，输入命令：

1. source boxer.tcl
   
2. boxer 4 14 12 22 47 57

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得到盒子的基本情况，发现xy最小坐标基本合适，但是x方向延伸不够，需要进行调整，将刚才的盒子删掉：

1. draw delete all

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然后重新调整这六个值，直到盒子完全覆盖口袋区域,　根据调整得到的结果，

1. boxer 5 30 12 28 43 63

复制代码

得到的盒子如图3所示。

然后将六个数值分别替换dock.in文件种的xmin xmax ymin ymax zmin zmax。

图3: 利用vmd确定对接的盒子的位置

配体准备

配体小分子的准备比较简单，只需要提供mol2文件即可，获得mol2文件的方式比较多，这里用ChemAxon的Marvin来准备，类似chemdraw的操作，画好小分子的平面结构，然后在菜单栏里选择Calculations→Conformations→Conformers

forcefield我们选择MMFF力场即可，选中calculatelowest energy conformer 点击OK，然后保存为Triposmol2 格式，我们命名为sti.mol2

配体文件列表文件　通过运行下面命令获得：

1. ls *.mol2 > ligands

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打开ligands可以发现sti.mol2在该文本种。同样如果是多个小分子，可以将所有的小分子的名字都罗列进来。

运行对接程序ledock

最后一步，运行ledock程序：

1. ledock dock.in

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得到结果文件sti.dok,此文件中含有多个构象，其中打分最高(绝对值)的排在第一位，可以用vmd一次性加载，加载时选择格式为pdb格式，也可以用ledock进行分解，运行命令：

1. ledock -spli sti.dok

复制代码

最后得到对接结果如图4所示：

图4: ledock对接结果，绿色的为晶体结构，白色的为对接结果

fireflying

dengzho5068 发表于 2014-10-27 16:34
想请教一下的就是亲和能算出来在一个什么范围内算是比较好的结果

这个要看你的目的了。对接的亲和能只能作为一个参考，你可以把它转换成Kd或者IC50. -6.5 kcal/mol大概对应20 uM。

如果你是筛选fragments，也许 -4 kcal/mol就不错了。如果是筛选hits，那么 -6.5 kcal/mol.

如果是做已知结构的优化，期望活性应该是nM级别或者<100 nM, 那么 -8 kcal/mol 或者-9 kcal/mol.

看具体的应用。对接结果只是一个初步参考。

17110209

xufund 发表于 2016-1-29 20:06
ledockgui.tcl这个vmd插件怎么装？时间久忘了。麻烦知道的朋友告知一下。谢谢

大神请问这个你会了吗？插件我也没找到安装的办法。。。。

未央尊

顶

墨竹晓风

飞天哥厉害！学习下

不经意间的呐喊

perfect....

songsong

太好了！

sunnyboyluan

请问有没有在Win系统下的操作步骤 谢谢！

shuc.chen

好，不错，不知道实际使用怎么样，用过的可以给大伙说说

xufund

very good

dengzho5068

想请教一下的就是亲和能算出来在一个什么范围内算是比较好的结果