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手把手教你用AutoDock作分子对接,实操演示

罗子清,杨健 生物医学科研之家 2022-07-16

 直播题目乳腺癌创新分析思路文献赏析

 参加直播方式:关注下方医药加平台视频号,并点【预约】


本教程是由广州中医药大学硕士生罗子清同学撰写初稿, 海军军医大学博士生杨健同学整理校对并提供终稿. 感谢两位同学在繁忙的毕业论文撰写期间为本公众号供稿。

 

一、相关软件安装和工作环境配置


1、软件

Autodockhttp://autodock.scripps.edu/

MGLToolshttp://mgltools.scripps.edu/

ChemDraw(破解版网上有资源)

Discovery Studio Visualizer

PyMOL(建议选择注册教育免费版license

 

2、工作环境配置


所有软件按照默认方式安装,工作环境避免使用中文字符命名。

设置工作目录:打开AutodockTools软件,点击:

file→Preferences→Set→Startup Directory

输入自己建立的工作目录,比如“C:\DockingTest”



二、Autodock分子对接的基本流程


利用Autodock软件进行分子对接其流程如下图。


三、准备配体文件和受体文件


本教程参考了文献《基于药效团和分子对接技术对甘草中AChE抑制成分的虚拟筛选》中的配体和受体。小分子配体为“glycyrrhizic acid”AChE蛋白受体的PDB ID“4EY7”

 

1、准备小分子配体


配体文件格式:“.mol2”。可以利用ChemDraw画出小分子结构,另存为mol2格式。也可以根据小分子信息从PubChemhttps://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)数据库中搜索下载。

打开PubChem数据库,搜索“glycyrrhizic acid”,下载其2D结构:“Structure2D_CID_14982.sdf”



Chem3D打开“Structure2D_CID_14982.sdf”,优化力学结构:,另存为“lig.mol2”




打开AutoDockTools,点击:

ligand→input→open→“lig.mol2”



另存为pdbqt文件:ligand→output→save as PDBQT,另存为“lig.pdbqt”



2、准备蛋白受体


PDB数据库中下载AChE蛋白结构文件,存储为“rep.pdb”



PyMOL打开“rep.pdb”,删除水分子:remove solvent



移除蛋白结构中的小分子配体:remove organic,后覆盖存储为“rep.pdb”




AutoDockTools打开“rep.pdb”,加氢:Edit→Hydrogens→Add,后覆盖保存为“rep.pdb”



点击Grid→Macromolecule→Choose,保存成“rep.pdbqt”




四、画出格点能地图


AutoDockTools中用二级结构显示蛋白:Display→Secondary Structure→display only,取消用line显示:Display→Lines→undisplay,这样单纯显示蛋白结构。




根据作用位点,调整Grid Box的坐标和长宽高。



保存参数:file→closesaving current



保存格点参数文件:

Grid→Output→SaveGPF→grid.gpf



查看grid.gpf参数文件,用记事本打开或者文本编辑器(Notepad++, https://notepad-plus-plus.org/下载安装)打开。

可以看到以下信息:盒子信息、配体、受体信息等。



五、分子对接


截止目前,我们共获得五个文件:

“lig.mol2”“lig.pdbqt”“rep.pdb”“rep.pdbqt”“grid.gpf”

下面首先根据grid.gpf参数文件,进行分子对接。

直接在AutoDockTools软件中点击Run AutoGrid容易报错。这里直接用命令提示符(CMD)运行分子对接过程。

选中当前工作目录,输入“cmd”,进入命令提示符,工作路径为当前工作目录。



输入:autogrid4 -p grid.gpf -l grid.log

回车,等待运行结束,查看文件目录,看到几种原子的能量地图。



点击Docking→Macromolecule→setrigid filename

选择打开“rep.pdbqt”




点击Docking→ligand→choose→ligand;弹出对话框,选择“lig”select ligand;又弹出对话框,显示配体的参数信息,“Accept”





点击Docking→searchparameters→genetic algorithm,弹出对话框。




点击Docking→dockingparameter,默认设置,选择Accept



点击Docking→Output→LamarchianGA,输出参数文件“docking.dpf”



在命令提示符中输入:autodock4 -pdocking.dpf,回车等运行结束(这个时间受算法及盒子大小影响,较长,需耐心等到运行结束)。



运行结束后,生成docking日志文件“docking.dlg”,用文本编辑器打开查看内容。在文档结尾部分看到“Successful Completion”,说明成功完成了分子对接。



找到日志文件中的10个构象的Binding energy信息,可以看出第2个构象的binding energy最小,为最优结合构象。



使用AutoDockTools分析查看日志文件:Analyze→Dockings→Open→docking.dlg,命名为“lig-2”



显示结合的构象,分别点击以下步骤:

Analyze→Macromolecule→Open→rep.pdb

Analyze→Comformations→Play, ranked by energy

 

选择bindingenergy最低的构象,点击Build CurrentWrite Complex,保存为“outcome.pdbqt”



Discovery Studio打开文件“outcome.pdbqt”,另存为“outcome.pdb”



使用PyMOL打开文件“outcome.pdb”,调整背景为白色,outcomeCartoon结构显示,UNK为小分子配体用Sticks结构显示,调整保存成图片“outcome.png”即可。




到这里,利用Autodock进行分子对接的一个实例过程全部结束。



中药网络药理学的研究策略与使用技能研讨班

 

11月20日-21日,腾讯会议



本次网络学习班背景简介


传统中药历史悠久,在治疗复杂慢性疾病方面具有独到的疗效和较小的毒副作用。但中药存在成分复杂、机制不清的问题,阻碍了中药的现代化和国际化。中药的物质基础和作用机理,尚需应用现代医学和生物科学技术,进行深入的研究。近年来,将系统生物学的思想和方法应用于中药研究中,正成为一种新的趋势。中药网络药理学已发展成为一个新的交叉学科,它将网络科学、生物信息学、计算机科学和数学等学科的方法结合到中药药理的研究中,从分子水平和分子网络调控的背景中阐明中药的作用机理。通过中药网络药理学的方法,可望使中药的理论研究和临床应用更加科学严谨,逐渐得到世界的认可。


中药网络药理学已成为近年来研究的热点和国家自然基金重点支持的领域,一系列的数据库及计算方法被开发出来。但是,对于临床医生、科研人员和硕博士研究生,尤其是没有生物信息学分析基础、不会编写计算机程序的初学者而言,如何合理地应用这些已有的数据库和计算方法,分析自己所研究的中药方剂,解释实验结果,仍然是一大难题。


课程特色


本次医药加金牌讲师长期从事中药网络药理学的资深教授,结合个人实践经验,带领广大学员,从科研设计、项目具体实施以及SCI文章发表等多个方面,通过实际案例,介绍中药网络药理学的研究思路及具体方法,介绍网络药理学相关基金申请及课题设计,本课程可以提供电子版的ppt,主办方会组建微信群,并把主讲教授邀请到微信群解答学员的疑问,举办了前19期之后,很多参加过其他机构举办的网络药理学班培训的学员,都很后悔为啥没有早点来咱们医药加的金牌学习班呢?


本次课程以SCI文章为案例主线,逐一详细剖析,全程电脑实战教学。理论与实践相结合,老师将以最简单易懂的方式,既介绍中药网络药理学的研究路线、发展状况和最新前沿进展,又介绍具体的数据库、工具和软件的使用,并在课堂上进行上机指导。本学习班全部采用免费数据库和在线分析工具,学员不需要编写程序。带领大家一步一步完成一篇3分SCI论文的全部分析。

 


讲师简介


主讲老师07年生信博士毕业,从事生物信息学及中药网络药理学方面的研究10多年, 是国内最早从事网络药理学研究的资深研究人员,发表生物信息学、网络药理学及中药复方相关SCI数十篇,含多篇5分以上的文章,主持多项国家自然基金和省部级科研课题,获得多项省部级科研及教学奖项。讲课效果好,获得学员广泛好评。


适合对象


各级医院临床医生、药师、科研单位研究人员、高校老师、硕/博士研究生、企业相关研发人员和对网络药理学和生物信息学感兴趣的广大同行。同样适合准备申请国自然、省自然基金,希望能够使用网络药理学和生物信息学的分析手段充实基金前期研究基础,提升基金逻辑性和故事性的老师和同学。(尤其适合初学者和无基础的学员,无需学习任何R语言,轻松解析中药复方/单体的作用机制,讲好故事,写好基金,做好课题,发好文章)


中药网络药理学内容大纲

日期

时间

题目

课程内容

第一天上午

9:00-10:45

中药网络药理学简介

网络药理学的发展历程和研究现状简介

中药网络药理学SCI论文的详细剖析

10:30-10:45

茶歇

10:45-12:00

中药网络药理学简介

中药网络药理学的核心问题

中药网络药理学的研究路线


12:00-13:30

午餐及午休

第一天下午

13:30-14:00

中药有效成分的查找

常用中药数据库及使用方法

14:00-15:30

中药网络药理学研究的数据来源

化合物结构信息、靶点、ADME信息查询

用中药数据库查询中药的成分、靶点

用药靶数据库查询化合物靶点

用化合物结构相似性预测化合物靶点

基于药效团模型预测化合物靶点

用分子对接验证化合物靶点

15:30-15:45

茶歇

15:45-18:00

疾病相关基因的查找及获得

用数据库查询疾病相关基因

分析GEO数据库中的基因芯片数据,获取疾病相关基因


18:00-19:30

晚餐

第一天晚上

19:30-20:40

基于AutoDock Vina软件分子对接

软件安装

下载小分子配体和蛋白受体的结构文件

准备配体文件和受体文件

确定对接区域(对接盒子)

建立配置文件及分子对接

分子对接结果输出

20:40-20:50

休息

20:50-22:00

网络药理学分析结果的验证

靶标验证

通路验证

药物效果验证


第二天上午

9:00-10:45

网络药理学的实用技能介绍(一)

基因ID转换

用DAVID进行GO富集、通路富集、tissue富集、疾病基因富集分析;KEGG、Metascape、MetaboAnalyst  通路分析

用Connectivity  Map分析药物机制

10:30-10:45



10:45-12:00


基因功能相关网络构建

基因共表达网络构建


12:00-13:30

午餐及午休


第二天下午

13:30-15:30

网络药理学的实用技能介绍(二)

全基因组网络数据获取

Cytoscape软件构建和分析网络:网络构建;基本拓扑特征计算;重要节点识别;网络拓扑指标含义;模块分解;子网络提取;网络可视化;数据输入输出;图形导出;Cytoscape插件的安装和使用等

15:30-15:45



15:45-16:30


药物影响的子网络的构建、成分-靶点网络、成分-靶点-通路网络构建

常用图形绘制方法介绍

课程总结及文献分析

网络药理学课题设计、论文撰写、基金申请介绍

备注:携带电脑,方便跟随老师进行软件操作,上课软件为Cytoscape。

另需安装ZOOM网络会议软件方可进行网络会议

 

会议时间:11月20-21日2天一夜)



 

收费标准

会务费用:3200元/人

优惠政策

1.提前报名并付款的,可以预先拿到学习资料

2. 三人组团报名,每人优惠100元

3. 四人组团报名,每人优惠200元,

4. 五人组团报名缴费,额外带一人免费注册同价值学习班!

5、可额外缴纳500元,作为复听费用(复听同样的课程)

可开具正规会务费发票,提供纸质盖章邀请函



               

名付费成功后,提前发培训需要应用到的软件与课件,并且指导安装。

参加培训的学员课后可通过微信群继续和老师交流,长期获得答疑机会。


【报名方式】

                           


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国自然项目如何省时省力,高效中标?


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