基于AutoDock进行全局分子对接筛选最佳结合位点

1 研究背景

通过文献调研已经人凝血酶蛋白有四个潜在的结合位点，分别为位于His57和Asp102周围的活性位点，Na离子通道位点（Cys 168、Cys 182、Trp 215、Phe 227、Trp 60d、Glu217、Asp222和Tyr 225），exosite I位点（LYS36, ARG67, GLN38,TYR76, ARG77A, and ILE82）和exosite II位点（Arg93, Arg101, Arg126, Arg233, Lys235, Lys236, and Lys240、Lys 169）。我们通过实验发现一系列小分子对该酶有抑制作用，但其具体相互作用于哪一个位点却是未知，因此我们通过全局分子对接的方法去对其优势结合位点进行一个理论预测。

2 分子对接

2.1 受体结构准备

人凝血酶蛋白结构从蛋白质数据库（Protein data bank, PDB）中获取，PDB代码为1DWC。对蛋白结构进行加氢处理，并将处理后的结构作为分子对接的初始模型，采用AutoDockTools 1.5.6进行处理，保存蛋白原有电荷，并生成pdbqt文件用于对接。

2.2 配体结构准备

化合物结构使用chemdraw绘制，采用MOPAC程序优化分子结构，计算PM3原子电荷，采用AutoDock Tools 1.5.6处理配体结构，生成相应的pdbqt文件用于后续对接。

2.3 分子对接方法

分子对接采用AutoDock 4.2.6软件包实现，设定1DWC晶体结构中心的位置为活性位点，将小分子对接到活性位点，对接盒子的中心坐标设为（36.99, 41.25, 43.45），XYZ各方向的格点数设为120×120×120，格点间距为0.5 Å，对接次数设为100，其余参数采用默认值

3 分子对接结果

首先通过分子对接结果，我们发现化合物结合到了不同位点上，结果如下图所示，该结果表明，上述小分子的确能结合到四个不同的结合位点上。

随后，为了进一步判定哪一个位点是其结合的优势位点，我们将其结合到不同位点的小分子与蛋白之间的分子对接能量打分结果以及预测的抑制活性值进行了对比分析，结果如表1所示。通过结果对比分析，我们发现，该类分子在活性位点处的结合能以及预测的活性都是最低的，因此我们判定该处位点为该类分子结合到该蛋白靶标上的优势结合位点，并以此为位点作为其他同类分子在该蛋白上的结合位点。

表1 分子对接打分结果

Binding Site	Binding Energy (kcal/mol)	Intermolecular Energy (kcal/mol)	Electrostatic Energy (kcal/mol)	Internal Energy (kcal/mol)	Predicted Ki
Active Site	-7.73	-11.61	-0.58	-1.34	2.17 uM
sodium channel	-3.63	-7.50	-0.26	-1.89	2.20 mM
exosite I	-2.99	-6.86	-0.17	-1.24	6.48 mM
exosite II	-2.60	-6.48	-0.23	-1.46	12.44 mM

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