Computer Aided Drug Design (CADD)

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1 -------Computer Aided Drug Design (CADD)
Docking Computer Aided Drug Design (CADD)

2 Background 分子对接（molecular docking）是依据配体与受体作用的“锁-钥原理”(lock and key principle)，模拟小分子配体与受体生物大分子相互作用。 通过计算，可以预测两者间的结合模式和亲和力，从而进行药物的虚拟筛选。 通过分子对接确定复合物中两个分子正确的相对位置和取向，研究两个分子的构象特别是底物构象在形成复合物过程的变化是确定药物作用机制，设计新药的基础。

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4 LigandFit (Discovery Studio)
DS LigandFit模块可以方便快速地将小分子化合物对接到生物大分子的活性位点中，是一个快速、灵活的分子对接程序，可以考虑配体结合取向、结合构象以及形状匹配等多种因素。 当研究的受体对象已存在有复合物结构，在Ligandfit中可以根据已有的配体形态定义结合腔；当没有复合物结构可供参考时，则应用“eraser”和“flood-filling”算法根据受体的具体形态特征，帮助使用者确定结合位点。 在对接完毕、收集优势构象之后，使用者还能够进一步使用Ligscore对虚拟筛选结果进一步评价。Ligscore不仅包括PLP、PMF等在内的8种不同算法的打分函数，还包括对所有打分函数评分结果的综合评价。

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6 实验内容 Target available􀂋X ray, NMR
Target molecules Structures of A-Y Docking Results Target available􀂋X ray, NMR Protein Data Bank (PDB) Receptor Protein

7 Docking流程图 受体蛋白修饰 定义蛋白受体 下载蛋白受体 Ligandfit 设置标准配体 定义活性口袋 结果分析与讨论 目标化合
物结构

8 一、下载受体蛋白 目标化合物因结构不同其舒血管活性有所差异，结构类似于Tadalafil（又称Cialis，犀利士）
环状单磷鸟嘌呤核苷 (cyclic guanosine monophosphate , cGMP) 目标化合物因结构不同其舒血管活性有所差异，结构类似于Tadalafil（又称Cialis，犀利士） Tadalafil是一个具选择性、可逆的cGMP特定的磷酸双水解酶第五型(PDE5) 的抑制剂。 从蛋白库网站下载受体蛋白PDE5酶（蛋白库编号：1XOZ），文件格式为*.pdb。

9 二、配体与受体设置 开机，进入DS。使用Open With | 3D Window 读入D\XSSY\1oxz.pdb（事先由管理员拷入电脑中），分别使用CTRL+T和CTRL+H 打开Data Table View 和Hierarchy View

10 二、配体与受体设置 蛋白设置： 在Hierarchy View窗口，选中蛋白，在Chemistry | Hydrogens | H add，给蛋白加氢 选择waters，点Delete，去掉蛋白中的水分子 选择<Chain>（标准配体），将其拖至Hierarchy View窗口空白处，在Data Table View中将Chain名称改为ligand

11 二、配体与受体设置 定义受体：在Hierarchy View，选中受体蛋白，在Tools Explorer中选择Receptor-Ligand Interaction，点击Binding Site | Definition | Define Selected Molecule as Receptor, 将蛋白定义为受体。 定义活性口袋：在Hierarchy View，将ligand 选取，点击Binding Site | Definition | Find Sites as Volumes of Selected Ligand，以标准配体为基础定义出活性口袋（图5）

12 三、Docking（分子对接） 在Protocol Explorer，双击Receptor-Ligand Interaction 下的Dock Ligand(LigandFit)。 在Parameters Explorer 窗口，定义受体为1xoz:1xoz，Input Binding Site为Site 1，Input Ligand选择All ligands from a file | D\XSSY\ligand_sample. sd，Maximum Poses Retained改为1，Minimization Algorithm（能量最小化）改为Smart Mininizer，其它参数不变。 点击 按钮开始计算。

13 四、结果分析 在Job Explorer 中双击前面完成的job。双击ViewResults.pl，打开一个图形浏览界面，选中Data Table View中的所有分子，在受体分子中显示配体分子，按Ctrl+H显示Hierarchy View，观察配体分子与受体的对接情况

14 四、结果分析 Scripts | Ligand Interactions |Show Ligand Binding Site Atom，仅显示与配体分子有相互作用的受体分子，并产生氢键，结合打分函数及氢键，可以与活性相互对应，则证明测试的配体与受体蛋白可能有相互作用，从分子水平上对其活性作用位点进行初步探索。

15 四、结果分析 分析：本次实验只选取了活性最好的分子（A、G、W）、没有活性的分子（T、Q、F）及标准配体（ligand）进行分子对接，从打分函数表（图8）可以看出，活性好的打分相对要高些，并且A、G、W三个分子都与受体蛋白分子ASP764有氢键相互作用，而没有活性的T、Q、F没有氢键作用。 图1、A（黄）、G（绿）、W（白）与ASP764氢键相互作用 图2、W（黄）与F（绿）对比图 W（黄）与ASP764有氢键相互作用

16 五、讨论 通过分子对接模拟，初步认为所测化合物的受体蛋白是PDE5受体，且与标准配体Tadalafil的作用位点一致，为今后进行药效机理的探讨、结构修饰以及基于受体的药效团分析等做了铺垫。

17 Docking流程图 受体蛋白修饰 定义蛋白受体 下载蛋白受体 Ligandfit 设置标准配体 定义活性口袋 结果分析与讨论 目标化合
物结构

18 Thank you! Thank you !