Taller Docking
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Guía para realizar Docking Proteína-Ligando
Programas:
• Autodock (ADT y ejecutables)
• Maestro (Schrödinger)
• Mopac
• OpenBabel
Preparación del Ligando
• Con el software Maestrose construye el ligando,añadiendo los ordenes deenlace y los hidrógenoscorrespondientes.
• Luego el ligando esexportado en formato .pdb(Protein Data Bank).
Preparación del Ligando
• En OpenBabel convertir el archivo .pdb a formato .mop(MOPAC Cartesian format).
Preparación del Ligando
• Abrir el archivo de salida ligando.mop y agregar lasKEYWORDS correspondientes en la primera línea del archivo:
• PM6 XYZ BONDS CHARGE=0 Singlet EF
• Luego guardar el archivo bajo el mismo formato.
Preparación del Ligando
Keywords:
• PM6: Método semiempírico que usa el Hamiltoniano PM6.
• XYZ : Hace todas las operaciones geométricas en coordenadascartesianas.
• BONDS: Imprime el orden de enlace entre todos los pares deátomos.
• CHARGE=n: La carga en el sistema es igual a n.
• Singlet: El spin de multiplicidad es Singlet (0 electronesdesapareados).
• EF: Utiliza la rutina EF (Eigenvector following) para buscar mínimosconformacionales.
Preparación del Ligando
• Abrir el archivo ligando.mop con elprograma MOPAC (Se ejecuta elcálculo de Optimización de laEstructura).
• Se arrojan dos archivos de salida:OUT y ARC .
• En OpenBabel convertir el archivode salida OUT en MOL2.
Preparación de la Proteína
• La proteína es preparada en Maestrodonde se añaden los hidrógenos, seasignan ordenes de enlace, se revisanestados de protonacion de losresiduos, etc. Esto se logra con laherramienta “Protein PreparationWizard”:
En Maestro ir a Workflows - Protein
Preparation Wizard.
- En primer lugar realizar el “Preprocess”
- Luego Optimizar los hidrógenos con“Optimize…” y “Minimize…”
Preparación de la Proteína
• Se añaden las cargas parciales:
- Tools - Assign Partial Charges
• Finalmente en Project – Show Table, seleccionamos laproteína modificada la cual es guardada (Export Structures…)en formato MOL2.
Ahora tenemos los archivos listos para nuestro Docking (Proteína e inhibidor con sus cargas
parciales respectivas).
• A través del entorno gráfico ADT AutoDock Tools, cargar elarchivo ligando.mol2:
Asignar Parámetros al Ligando
– Ligand -> Input -> Open
– Luego aparece una ventana dediálogo que detalla lainformación del ligando(hidrógenos no-polar, carbonosaromáticos, enlaces rotables,etc.)
– Presionar “Ok”
Asignar Parámetros al Ligando
• Asignar automáticamente un centro de rotación al ligando: – Ligand -> Torsion Tree -> Detect Root…
Asignar Parámetros al Ligando
• Seleccionar las torsiones del ligando durante el Docking:– Ligand -> Torsion Tree -> Choose Torsions…
– Luego Aparece una ventana de diálogo con las especificaciones de los enlaces (Rotatable, Non-Rotatable, Unrotatable)
– Presionar “Done”
Asignar Parámetros al Ligando
Considerar como torsiones activas losenlaces correspondientes a las cadenaslaterales del ligando:
– Ligand -> Torsion Tree -> Set Number ofTorsions…
– Presionar “Enter” en la ventana de diálogoy cerrar
• Este paso es necesario sólo si queremos definir qué enlacesdejamos fijos o rotables cuando el ligando es muy grande.
• De lo contrario se trabaja con los enlaces rotables queidentifica ADT AutoDock Tools por defecto.
Guardar Ligando en formato PDBQT
• Guardar los cambios realizados:– Ligand -> Output -> Save as PDBQT
– Luego se elimina la pantalla: Edit -> Delete -> Delete All Molecules
– Presionar “Continue”
Guardar Proteína en formato PDBQT
• Cargar el archivo proteína.mol2:– File -> Read Molecule
Guardar Proteína en formato PDBQT
– Grid -> Macromolecule -> Choose…
– Clickear sobre la proteína.mol2 y presionar “SelectMolecule”
– Presionar “Yes” para mantener las cargas de laproteína.
– En la ventana de diálogo siguiente, presionar “Ok”para comenzar la transformación de mol2 a PDBQT
– Guardar la proteína en formato PDBQT
– Finalmente se eliminan todas las moléculas quehan sido cargadas: Edit -> Delete -> Delete AllMolecules, y presionar “Continue”
Asignar Parámetros para la Grilla
• Cargar la proteína en formato PDBQT:– Grid -> Macromolecule -> Open
– ¿Desea mantener las cargas de la proteína? Presionar “Yes”
– En las siguientes ventanas de diálogo (Warning) seleccionar Salir (“X”)para No reasignar las cargas a la proteína.
Asignar Parámetros para la Grilla
• Cargar el ligando en formato PDBQT:– Grid -> Set Map Types -> Open Ligand
• Crear la Grilla:– Grid -> Grid Box…– En “Center Grid Box “ se asigna las
coordenadas cartesianas dónde se centrala grilla.
Criterios para ajustar el centro de la Grilla:– Elegir un átomo N– Centro de masa del ligando (átomo ROOT)– Centro de la macromolécula (formado poralgunos residuos importantes en el sitioactivo)
• VMD (TK consola):set centro [atomselect top “resid a b c d”]measure center $centro
Asignar Parámetros para la Grilla
– Además se debe seleccionar el tamaño dedimensión de la caja.
– Para salir del cuadro de diálogo : File ->Close saving current
– Los parámetros de la grilla sonalmacenados en: Grid -> Output -> SaveGPF… (GRILLA.gpf)
Asignar Parámetros para el Docking
• Cargar la proteína en formato PDBQT:– Docking -> Macromolecule -> Set Rigid Filename…
• Cargar el ligando en formato PDBQT:– Docking -> Ligand -> Open
– En la ventana de diálogo presionar “Accept” a la descripción de losparámetros del ligando
Asignar Parámetros para el Docking
• Determinar el algoritmo de búsqueda:
– Docking -> Search Parameters -> GeneticAlgorithm…
– Presionar “Accept”
• En Docking -> Docking Parameters…dejar todo por defecto y presionar“Accept”
• Los parámetros del Docking sonalmacenados en: Docking -> Output ->Lamarckian GA (DOCK.dpf)
Calcular la GRILLA
• En la consola de linux escribir el comando:
autogrid4 -p GRILLA.gpf -l GRILLA.glg &
• Se puede monitorear la ejecución de autogrid4 en consolamediante los comandos “top” o “tail -f GRILLA.glg”
Calcular el DOCKING
• En la consola de linux escribir el comando:
autodock4 -p DOCK.dpf -l DOCK.dlg &
• Se puede monitorear la ejecución de autodock4 en consolamediante los comandos “top” o “tail -f DOCK.dlg”
• Los valores de energía y conformaciones se almacenan en elarchivo DOCK.dlg
Análisis de Resultados
• Abrir el archivo de salidaDOCK.dlg:– Analyze -> Dockings -> Open…
– Presionar “Aceptar”
• Obtener más detalles en:– Analyze -> Conformations -> Play
– Analyze -> Conformations -> Load
• Para guardar cada conformaciónen formato PDB por separado:– File -> Save -> Write PDB
Análisis de Resultados
• Para visualizar las conformaciones,se utiliza un software con unDisplay Gráfico más optimo comoVMD, PyMOL u otro.
- Primero, cargar la proteína (.mol2)
- Segundo, la estructura cristalográfica del ligando (.mol2)
- Luego las 10 conformaciones .pdb obtenidas del archivo desalida del Docking (.dlg)
• Una forma de medir la calidad del Docking es el RMSD, cuyovalor debe ser menor que 2.0