用 AutoDock Vina 进行分子对接

今天我们就用一个号称精度高，对接速度快的软件 AutoDock Vina 做一个案例讲解。

这图表示用 AutoDock4 对接的话，有 50% 的概率是比较准的，还有 50% 的概率不太准。而用 AutoDock Vina 对接的话，比较准（衡量的标准是 RMSD<2 埃）的概率提高到了 78%。备注：RMSD 衡量的是预测结果与真实结果中原子之间的距离偏差。

我们还是以之前教程中的 3uf0 为例，来看看 vina 的准确性如何，同时如何提高对接的准确性。

首先来看看 3uf0 模型中真实的结合方式是怎样的，见下图：

好了，我们开始用 Vina 做对接了。

用到两个程序：vina.exe 和 vina_split.exe，其中 vina.exe 是用来做对接的，而 vina_split.exe 是用来分割对接结果的。这两个程序都可以在 http://vina.scripps.edu/ 下载得到。

1. 跟 AutoDock4 对接一样，在 mgltools 中准备好 pdbqt 格式的受体和配体分子，不在赘述

2. 创建一个配置文件：3uf0.conf，这个文件里面写上对接参数。详细参数如下：

receptor = r.pdbqt

ligand = nap.pdbqt

center_x = 32.961

center_y = 7.86

center_z = 25.85

size_x = 98.00

size_y = 126.00

size_z = 96.00

energy_range = 4

exhaustiveness = 9

num_modes = 9

稍微说下参数的意义：

receptor：指定受体分子的路径

ligand：配体分子的路径

center_x，center_y，center_z：搜索空间中心的坐标

size_x，size_y，size_z：指定搜索空间的大小。这里设置的大小基本就是把整个受体分子都包含了，属于 blind docking。如何更准确确定结合口袋的位置，我们稍后再说。

energy_range：与最优结合模型相差的最大能量值，单位是 kcal/mol。比方说，最优模型的能量计算出来是 - 8.5kcal/mol，那么 vina 也就最多计算到 - 4.5kcal/mol 的模型就终止了，也就意味着这个值决定了生成模型的最大个数。

exhaustiveness：用来控制对接的细致程度，默认值是 8. 大致与时间成正比。

num_modes：最多生成多少个模型。实际生成的模型数由 num_modes 和 energy_range 共同决定。

3. 把配体分子，受体分子，参数文件，vina 程序都放在同一个目录中。比如：E:\AutoDock\3uf0

4. 命令行进入到该目录，输入：vina --config 3uf0.conf，回车

几分钟后，vina 对接出了 9 个模型，如下：

5. 我们挑选第一个模型，看看结构方式是怎样的，见下图。很显然与真实的结合方式相差甚远，可以说是完全错误。

为什么会出现这种情况，很大程度上是因为 search space 太大，可能需要设置更大的 exhaustiveness。

如果我们大致知道 binding pocket 在什么位置，那准确性应该会高不少，如何大致确定 binding pocket 的位置呢？我们接着试验。

可以通过实验的方式，比如某个点突变对结合或者活性影响非常大，那么大概率这个残基是结合口袋的一部分。

可以通过软件预测，比如蛋白与配体（底物）结合位点预测：https://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/COACH/

再比如 Discovery studio 软件（专业版的），可以很方便的根据受体分子的表面形状来预测结合口袋位置。

口袋的坐标为：

34.3356，14.9412，26.9615

我们修改下对接参数，新的参数如下：

receptor = r.pdbqt

ligand = nap.pdbqt

center_x = 34.3356

center_y = 14.9412

center_z = 26.9615

size_x = 30.0

size_y = 30.0

size_z = 30.0

energy_range = 4

exhaustiveness = 10

num_modes = 10

最优结果与真实模型的 RMSD 为 1.795 埃，可以说非常精准了

比对结果如下：