不同分子对接软件比较-PPT课件

文献报道过的或者没报道过的分子对接软件有很多，很多最初都是由实验室开发，免费发布。

当软件很完善，没有什么缺陷时，可能会被专门的商业软件公司购买，就变成了某个大型软件包中的模块。

其实不止分子对接软件，其他还有药效团软件、定量构效关系软件、数据库筛选软件等，都是这样的发展历程。

不过，其中还是有一些实验室，在商品化大潮的影响下屹立不倒，依旧免费给我们提供免费的强大的软件，甚至是源代码（source code）。

很多软件我手中都有，如果那位朋友想要，可以给我发邮件。

当然，要在版权要求的范围内使用。

1、这里首先提到的是AutoDock，据官方数据显示，autodock是引用文献最多的软件（Sousa, Fernandes & Ramos (2006) Protein-Ligand Docking: Current Status and Future Challenges Proteins, 65:15-26）。

AutoDock向外提供源代码，只要下载协议单（license agreement），签名后传真发回，就可以获得下载链接和帐号信息。

目前最新版本是4.0 beta，不过正在测试中，主要测试群体是商业制药公司。

对于这个新版本，大家都拭目以待。

这里有一些精美的小电影可以下载：/movies官方主页：/2、接着说DOCK。

DOCK也是以源代码发布，对学术用户免费。

可以向官方发邮件申请，他们会返回一个下载链接和帐号，可以使用5次。

我的运气很好，用信箱申请，居然申请到了下载机会。

当5次用完后，又出了新的版本，我再次用信箱发邮件，声明想再多要一些登陆机会申请新版本，又获得5次机会。

所以，大家如果对DOCK感兴趣，不妨发邮件，应该差不多，当然，如果用的信箱，成功的几率会更大。

官方主页：/3、3D-DOCK。

免费以源代码发布，分为三个部分：FTDock, RPScore，MultiDock。

官方主页：/docking/4、FRED，是Openeye软件包中的一个模块。

分⼦对接AutoDock和AutoDock Tools 使⽤教程⼀、分⼦对接简介及软件介绍1．分⼦对接理论基础所谓分⼦对接就是两个或多个分⼦之间通过⼏何匹配和能量匹配⽽相互识别的过程。

分⼦对接在酶学研究以及药物设计中具有⼗分重要的意义。

在酶激活剂、酶抑制剂与酶相互作⽤以及药物分⼦产⽣药理反应的过程中，⼩分⼦（通常意义上的Ligand）与靶酶（通常意义上的Receptor）相互互结合，⾸先就需要两个分⼦充分接近，采取合适的取向，使两者在必要的部位相互契合，发⽣相互作⽤，继⽽通过适当的构象调整，得到⼀个稳定的复合物构象。

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中的变化，是确定酶激活剂、抑制剂作⽤机制以及药物作⽤机制，设计新药的基础。

分⼦对接计算是把配体分⼦放在受体活性位点的位置，然后按照⼏何互补、能量互补化学环境互补的原则来实时评价配体与受体相互作⽤的好坏，并找到两个分⼦之间最佳的结合模式。

分⼦对接最初思想起源于Fisher E.的“锁和钥匙模型”（图），认为“锁”和“钥匙”的相识别的⾸要条件是他们在空间形状上要互相匹配。

然⽽，配体和受体分⼦之间的识别要⽐“锁和钥匙”模型复杂的多。

⾸先，配体和受体分⼦的构象是变化的，⽽不是刚性的，配体和受体在对接过程中互相适应对⽅，从⽽达到更完美的匹配。

其次，分⼦对接不但要满⾜空间形状的匹配，还要满⾜能量的匹配。

配体和受体之间的通过底物分⼦与靶酶分⼦能否结合以及结合的强度最终是由形成此复合物过程的结合⾃由能变化ΔG bind所决定的。

互补性（complementarity）和预组坦织（pre-organization）是决定分⼦对接过程的两个重要原则，前者决定识别过程的选择性，⽽后者决定识别过理的结合能⼒。

互补性包括空间结构的互补性和电学性质的互补性。

1958年Koshland提出了分⼦识别过程中的诱导契合（induced fit）概念，指出配体与受体相互结合时，受体将采取⼀个能同底物达到最佳结合的构象（图1）。

药物设计中的分子对接算法比较分析分子对接是药物设计中的重要环节之一，通过分子对接可以预测和评估药物分子与靶点蛋白之间的结合情况，为药物发现和设计提供了关键的信息。

随着计算机技术的快速发展，越来越多的分子对接算法被提出和广泛应用。

本文将对几种常用的分子对接算法进行比较分析，旨在探讨各种算法在药物设计中的优势和不足之处。

1. 弹性网络模型（receptor-flexible docking）弹性网络模型是一种常用的分子对接算法，它允许蛋白结构的某些部分发生适度的构象改变，以提高药物分子与靶点蛋白的结合力。

该算法通过引入柔性任务的方式来模拟蛋白结构的灵活性，从而更加真实地预测药物-蛋白相互作用模式。

此外，弹性网络模型具有较高的计算效率和较好的准确性，被广泛应用于药物设计和虚拟筛选中。

2. 分子力场对接（molecular mechanics docking）分子力场对接算法基于分子力场理论，通过计算药物分子和蛋白靶点之间的相互作用能量，预测它们的结合模式。

该算法可以很好地捕捉分子之间的非共价相互作用，如氢键、范德华力等，可以准确模拟药物分子与靶点蛋白之间的结合能力。

然而，分子力场对接算法在处理蛋白的灵活性和溶剂效应方面存在一定的挑战，需要进一步改进和优化。

3. 虚拟筛选算法（virtual screening）虚拟筛选是一种常用的分子对接方法，旨在通过筛选大规模的分子库，从中挑选出与目标蛋白结合活性较高的化合物。

虚拟筛选算法常用的手段包括分子对接、药效预测、药物性质预测等。

虚拟筛选可以帮助研究人员快速筛选出具有潜在药物活性的化合物，为新药发现提供重要参考。

然而，虚拟筛选的准确性和可靠性需要进一步改进，以提高预测结果的可信度。

4. 其他分子对接算法除了上述常见的分子对接算法，还有一些其他算法被广泛应用于药物设计中。

例如，基于机器学习的分子对接算法可以通过学习已知药物与靶点蛋白的结构和性质关系，预测未知药物与靶点的结合性质。

首先介绍一下自己吧，本人毕业于南方某知名211大学药学系，目前于澳门科技大学攻读硕士研究生。

从本科开始自己就在接触CADD（计算机辅助药物设计）方面的软件知识，在此将分享一些自己的纯干货！下面将以一个实例操作带大家迅速认识和掌握分子模拟对接，希望给各位从事医药行业和药物化学合成的同学带来帮助。

话不多说，下面进入正题。

首先我们搞清楚一个概念：什么是分子模拟对接。

分子模拟对接简单来说就是利用电脑软件将受体蛋白与配体分子进行模拟对接，计算它们的结合能（KJ/MOL）大小来判断结合是否紧密，若结合效果比较理想，那么该蛋白受体或配体则是我们理想的分子，可以进一步进行实验室操作，避免盲目实验带来的人力经济损失。

接下来我将介绍一下本篇文章的主角，也是我们所要用到的软件PyRx、Chemdraw、AutodockTools 以及PyMol。

为了便于理解，简要概括之：Chemdraw为化合物分子绘图软件；PyRx为Autodock Vina 算法搭载软件，能够调用其算法直接进行模拟对接；AutodockTools 是PyMol 为对接结果成像软件，可以进一步分析其结构。

下面正式进入正题，我将大致分为三个板块来进行推进：受体配体的准备；分子对接；结果分析。

研究类型为：已知若干配体分子结构，通过受体蛋白测试配体分子活性。

本次筛选意在以COMT酶为受体，从20 种与常见氨基酸形成环二肽的目标化合物中筛选出与COMT酶受体结合最为紧密的一种环二肽结构，大大减少了随机筛选的盲目性，有利于进一步研究该类化合物分子的生物学活性与改造成抗帕金森疾病前药的可能。

图 1 展示了20 种不同环二肽结构物质的统一结构，随着R 基团的不同，所对应的氨基酸也不同。

而表 1 则展示了20 种不同环二肽的分子式。

图 1 Cycol[DOPA （6-NO2）-AA]表 1 待筛选的20 种配体分子配体名称分子量Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Ala]307.079Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Arg]351.089Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Asn]350.104Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Asp]351.089Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Cys]339.145Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Gln]364.131Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Glu]365.116Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Gly]293.052Cycol[DOPA （6-NO2 ）-His]373.141Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Ile]349.16Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Leu]349.16Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Lys]364.17Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Met]365.199Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Phe]383.177Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Pro]333.117Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Ser]323.087Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Thr]337.105Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Trp]422.213Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Tyr]399.176Cycol[DOPA （6-NO2 ）-Val]335.133一、受体配体的准备首先谈谈受体分子的准备工作。

分子对接方法对比介绍一. 概述分子对接是指两个或多个分子通过几何匹配和能量匹配相互识别的过程，在药物设计中有十分重要的意义。

药物分子在产生药效的过程中，需要与靶酶相互结合，这就要求两个分子要充分接近并采取合适的取向以使二者在必要的部位相互契合，发生相互作用，继而通过适当的构象调整，得到一个稳定的复合物构象。

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。

分子对接计算把配体分子放在受体活性位点的位置，然后按照几何互补、能量互补以及化学环境互补的原则来评价药物和受体相互作用的好坏，并找出两个分子之间最佳的结合模式。

由于分子对接考虑了受体结构的信息以及受体和药物分子之间的相互作用信息，因此从原理上讲，它比仅仅从配体结构出发的药物设计方法更加合理。

同时，分子对接筛选的化合物库往往采用的是商用数据库，比如可用化合物数据库（ACD）、剑桥晶体结构数据库（CSD）、世界药物索引（WDL）、药用化合物数据库（CMC）以及可用化合物搜索数据库（ACDSC）等等，因此筛选出来的化合物都为已知化合物，而且相当大一部份可以通过购买得到，这为科研提供了很大的方便，近年来，随着计算机技术的发展、靶酶晶体结构的快速增长以及商用小分子数据库的不断更新，分子对接在药物设计中取得了巨大成功，已经成为基于结构药物分子设计中最为重要的方法。

分子对接的最初思想源自于“锁和钥匙”的模型，即“一把钥匙开一把锁”。

不过分子对接，也就是药物分子和靶酶分子间的识别要比“钥匙和锁”的模型要复杂的多，首先表现在药物分子和靶酶分子是柔性的，这样就要求在对接过程中要相互适应以达到最佳匹配；再者，分子对接不仅要满足空间形状的匹配，还要满足能量的匹配，底物分子与靶酶分子能否结合以及结合的强度最终是由形成此复合物过程的结合自由能的变化值决定。

互补性和预组织是决定分子对接过程的两个重要原则，前者决定识别过程的选择性，而后者决定识别过程的键和能力。