国人佳作 | 分子对接经典案例解读！
目前，多重耐药菌以及耐药菌感染引发的死亡等问题已成为全球关注的医学与社会问题，严重地威胁着感染性疾病的治疗，为此迫切需要能够抵抗多重耐药菌的具有新结构与新作用机制的抗菌药物。而细菌RNA聚合酶已成为最热门的一类抗菌药物靶标，开发其相应的抑制剂克服已有抗生素的耐药性具有重要的意义。本文小派就以虚拟筛选细菌RNA聚合酶抑制剂为例，帮助读者理解基于分子对接的药物虚拟筛选方法，认识小分子抑制剂与靶蛋白的作用机制。摘要速览分子对接作为药物设计的主要内容，既是学习的重点也是难点。本文以“虚拟筛选细菌RNA聚合酶抑制剂”作为主要切入点，以AutoDock vina、PyMOL和LigPlot等药物设计软件来进行虚拟筛选，通过自建的小型化合物库，虚拟筛选细菌RNA聚合酶抑制剂。
本案例详细讲解了如何从数据库选择合适的靶点作为研究对象，化合物库的构建，蛋白及小分子的预处理，以及AutoDock vina的对接流程，PyMOL和LigPlot的作图方法等，让读者熟练掌握通过虚拟筛选的手段从化合物库中发现新型活性先导化合物的方法。
案例详解软件介绍
AutoDock vina是一个开源的分子对接程序，最初由Oleg Trott博士在Scripps研究所的分子图形实验室设计和开发的。AutoDock vina与AutoDock相比，前者大大提高了准确性，而且AutoDock vina可以利用系统上的多个CPU或CPU内核来显著缩短运行时间。AutoDock vina是目前最为广泛使用的虚拟筛选软件之一。PyMOL是一款经典的三维分子结构显示软件。已广泛应用于正式发表的科学研究文献中的三维分子结构显示。本案例使用的PyMOL版本为1.7.4。LigPlot是一款针对学术用户的软件，是免费、开源二维的结构显示软件，可自动生成二维配体-蛋白质相互作用图，最新版本是LigPlot+v2.2，能够链接到PyMOL软件案例设计
1.小分子化合物库的建立从文献中收集具有抗菌活性的中药单体化合物，先使用ChemDraw软件绘制出单体化合物的结构，再用Caculations-MM2-Minimize Energy模块对小分子化合物进行能量优化，并保存成mol2格式。用raccoon软件将mol2格式批量转换为pdbqt格式，创建一个包含5个化合物的小型数据库。
2.蛋白的预处理
从PDB数据库获取细菌RNA聚合酶三维结构(PDB ID:3DXJ).利用PyMOL1.7.4软件，保留蛋白的C和D链，除去其他链，除去水分子(保留D链的H2O1539)，除去金属离子，将处理好的蛋白保存为3dxjp.pdb。在AutoDock 4.2软件中，将3dxjp.pdb添加氢原子，计算电荷，设置原子类型为Assign AD4 type，并保存为3dxjp.pdbqt格式。3.配体小分子的预处理
利用PyMOL软件，从蛋白晶体复合物中提取出共晶配体NE6，并保存为NE6.pdb格式。将NE6.pdb在Chem3D Pro 14.0中使用MM2力场进行构象优化，保存为pdb格式。在AutoDockTools中的Ligand模块打开此配体，在Ligand模块中选择Choose Torsions弹出的Torsion Count对话框，并保存为NE6.pdbqt文件。
4.设置Grid参数打开3dxjp.pdbqt和NE6.pdbqt，设置Grid参数，以蛋白的活性位点：center x=-11.5,center y=58.49,center z=4.587为中心；设置x=50,y=50,z=50,xyz分别表示在各方向上的格点的数量；Spacing设置为0.375Å，设置完成后保存为grid.gpf文件。5.设置Docking参数
在AutoDockTools中的Docking模块打开保存好的两个pdbqt文件，Search Parameters选择遗传算法(Genetic Algorithm),Number of GA Runs设置为10,Maximum Number of evals设置为250000，其他参数为默认，输出文件保存为dock.dpf文件。
6.执行运算
图1 对接配体和共晶配体OLF的构象对比图在键盘运行win+R，输入cmd命令，使用cd命令进入工作文件夹。输入：autogrid4-grid.gpf-l grid.glg运行程序，输出grid.glg文件。再输入：autodock4-p dock.dpf-l dock.dlg输出dock.dlg文件。在AutoDockTools的Analyze板块中对dlg格式文件进行分析，保存最优构象。为检查Autodock4.2参数设置的合理性，将共晶配体NE6与蛋白3DXJ按上述参数设置进行分子对接，然后把对接前后的NE6的结构相比较。在VMD1.9.3软件中，对NE6和保存的最优构象计算均方根偏差(RMSD)值，如果RMSD值<2Å，说明建立的分子对接模型可靠性较高。也可以利用PyMOL软件比较对接前后的共晶配体的构象，如果叠合度很高，也能说明对接模型的可靠性较高。AutoDock vina虚拟筛选
根据建立的分子对接模型，将对接参数写进AutoDock vina的配置文件conf.txt，这个文件里面写上用于对接的详细参数。然后通过win+R进入运行窗口，输入:cmd进入命令行窗口，进入AutoDock vina工作文件夹。输入:vina--config conf.txt运行该程序完成对接的虚拟筛选。
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