蛋白-小分子对接

蛋白-小分子对接

1.项目说明

采用分子对接技术研究化合物1与受体PARP1的结合模式（图1）。

图1.化合物1的化学结构

2.计算方法

从RCSB Protein Data Bank（）下载PARP1的X-ray晶体结构（PDB 编号：4RV6，分辨率：3.19 Å），以第一个构象作为受体结构。

[1].采用UCSF Chimera软件建立化合物1的三维结构，并进行能量优化。

[2，3].采用Dock Prep模块添加氢原子，并分别添加AMBER ff14SB力场和AM1-BCC电荷。采用Chimera中的DMS工具以半径为1.4 Å的探针生成受体的分子表面。

[4，5].X-ray晶体结构显示有1个合理的结合位点，对于该结合位点，使用sphgen模块生成围绕活性位点的球状集合（Spheres），使用Grid模块生成Grid文件，该文件用于基于Grid的能量打分评价。采用DOCK6.7程序进行半柔性对接（semi-flexible docking），生成10000个不同的构象取向（orientation）以及获得配体分子与结合位点的静电和范德华相互作用，并由此计算得到Grid打分。通过聚类分析（RMSD 阈值为2.0Å），得到打分最佳的构象。

[6].最后，采用PyMOL生成图片。

3.计算结果

A.结合构象打分

采用DOCK6.7程序预测化合物1在PARP1中的结合模式，保留最多20个结合构象。计算结果表明，结合位点均有多个对接构象，其打分情况如下（表

1）。根据打分和结合模式选取第二个对接构象进行结合模式分析。

表1.化合物1与受体PARP1的对接打分（单位：kcal/mol）Compound Pose Grid Score Grid_vdw Grid_es Int_energy

AG143611-58.413887-57.743397-0.670492 6.865056 2-55.357056-53.782494-1.574563 5.41468 3-55.327587-55.6855090.35792 5.660656

B.结合模式分析

化合物1七元环上的酰胺羰基氧原子与氨基酸残基Ser904和His862形成氢键相互作用；同时，酰胺氮原子与Gly863形成了3.33 Å的氢键相互作用。这为化合物的结合锚定了方向并提供了一定的静电力贡献（Grid_es = -1.574563 kcal/mol）。

苯并咪唑的两个环与Tyr90之间形成P型π-π堆积作用，芳环中心距离分别为4.21 Å和4.93 Å；侧链苯环与Tyr896之间形成T型π-π堆积作用，芳环中心距离为5.47 Å。同时，化合物还与残基Tyr889、Tyr896、Tyr907和Glu998之间形成疏水作用，疏水作用和π-π堆积作用为化合物提供了强大的范德华力（Grid_vdw = -53.78 kcal/mol）。

综上，化合物1与蛋白PARP1的相互作用以π-π堆积和疏水作用为主，并通过氢键作用锁定结合取向。

图2.化合物1与蛋白的结合模式图

（详细描述见《图例说明》）

参考文献：

[1].Pettersen EF, Goddard TD, Huang CC, Couch GS, Greenblatt DM, Meng EC, and Ferrin TE.Ucsf chimera–a visualization system for exploratory research and analysis.J Comput Chem,25(13):1605–12, 2004.

[2].Araz Jakalian,Bruce L.Bush,David B.Jack, and Christopher

I.Bayly.Fast,efficient generationof high-quality atomic charges.am1-bcc model: I. method.Journal of Computational Chemistry,21(2):132–146, January 2000.

[3].Araz Jakalian, David B.Jack, and Christopher I. Bayly. Fast, efficient generation of high-quality atomic charges. am1-bcc model: I.parameterization and validation Journal of Computational

Chemistry,23(16):1623–1641, December 2002.

[4].P.Therese Lang,Scott R.Brozell,Sudipto Mukherjee,Eric F.Pettersen,Elaine

C.Meng,Veena Thomas,Robert C.Rizzo,David A.Case, Thomas L.James James,and Irwin

D.Kuntz.Dock 6:Combining techniques to model rna-small molecule complexes.RNA,5(6):1–12，December 2009.

[5].Sudipto Mukherjee, Trent E. Balius, and Robert C. Rizzo. Docking validation resources: Protein family and ligand flexibility experiments. Journal of Chemical Information and Modeling, 50(11):1986–2000, October 2010.

[6].Schrödinger,LLC.The PyMOL molecular gra phics system, version 1.8,2015.