Discovery Studio官方教程- 使用MCSS进行基于片段的分子对接

目的：采用MCSS，以一组配体及一个明确活性位点的蛋白质为实例，示范分子对接及结果分析操作过程。

所需功能和模块：Discovery Studio Visualizer client， DS MCSS

所需数据文件：1EQG.dsv和1EQG-fragments.sd

所需时间：15-20分钟

介绍

目前，分子对接技术已经成为基于结构的药物设计（Structure-based drug design）中一种常用的计算机辅助药物设计方法。但当对接的配体分子尺寸及柔性均很大，采用分子对接方法很难准确的找到配体分子在靶标结构中正确的位置（location）、取向（orientation）、构象（conformation）。故为了更加准确的确定配体分子中相应的片段（基团）在靶标结构中结合位点处的正确位置（position），可以采用基于片段的药物设计方法（Fragment based drug design）。Discovery Studio采用经典的MCSS算法实现FBDD。

MCSS作为一种片段对接的方法，可以被用来分析靶标结构中配体结合位点的特性。采用此方法，分子片段先被随机放置在结合位点中，然后程序采用CHARMm对这些随机片段进行能量优化以找到最适的片段位置。片段采用独立的MCSS_Score来打分和排序。

本教程中，布洛芬片段被对接进入COX-1受体的结合位点中。对接得到的片段将与晶体结构中布洛芬的原始构象进行叠合比较。

该教程涵盖如下内容：

准备MCSS
运行MCSS
分析MCSS结果
准备MCSS

在文件浏览器（Files Explorer）中，打开Samples | Tutorials | Receptor-Ligand Interactions | 1EQG.dsv。

DS将在一个新的3D窗口中打开该受体，且受体活性中心的结合球显示在屏幕中心。（图1）

在工具浏览器（Tools Explorer）中，展开Receptor-Ligand Interactions | Define and Edit Binding Site，点击Show/Hide Residues Outside Sphere，然后点击Show/Hide Sphere。

展开菜单栏View | Transform，点击 Fit To Screen或者点击View工具栏中的Fit To Screen 以使结合位点显示在视窗正中。

这将隐藏结合位点球周围的氨基酸，同时结合位点球本身也被隐藏。这样可以使结果的观看和分析更加容易。（图2）

在文件浏览器（Files Explorer）中，找到并双击打开Samples | Tutorials | Receptor-Ligand Interactions | 1EQG-fragments.sd。窗口中将显示两个片段：isobutyric acid和isopentane。（图3）

运行MCSS

在工具浏览器（Tools Explorer）中，展开Receptor-Ligand Interactions | Lead Optimization，点击 Dock Fragments (MCSS)。（图4）

在参数浏览器（Parameters Explorer）中，点击Inupt Receptor设置为1EQG:1EQG。

点击Input Fragments参数，选择1EQG-fragments:All。这将1EQG-fragments窗口中所有的片段都对接入受体的活性位点中。

确保Input Site Sphere参数为“26.6899, 33.8694, 200.361, 10”。

展开Number of Replicas和Number to keep 参数。将Number to Keep 设置为20, 同时将 is 参数设置为Percentage。这将限制对接结果中所报告的fragments数目为打分排名在前20%。

可以通过设置并行计算将计算时间减少。如果计算机使用多处理器或多核，将Parallel Processing参数设置为True。

展开Parellel Processing参数，并设置Batch Size为1。通过设置Batch Size为1，每个处理器会单独处理1个片段。（图4）

点击Run按钮，等待计算完毕。完成该任务大约需要3分钟。

分析MCSS结果

从菜单栏中，选择Window | Close All，关闭所有已打开的窗口。

在任务浏览器（Job Explorer）中，双击Dock Fragments(MCSS)任务，打开Report界面。

在Report界面中，在Results部分，点击Top Scoring Fragments in Cluster链接。

打开一个新的窗口，显示聚类分析之后的片段对接结果。

按CTRL+G打开分子显示窗口。

在文件浏览器（Files Explorer）中，选中Samples | Tutorials | Receptor-Ligand Interactions |1EQG- ibuprofen.sd，并将其拖拽至上述窗口中。

在表格视图（Table View）中，选中最后一栏（ibuprofen），同时将Visibility设置为True。设定Visibility Locked为True，从而在视窗中显示并锁定该配体。

选中表格视图（Data Table），按住CTRL+Down浏览各对接的片段。（图5）

结果中，对接的片段与布洛芬的晶体结构可以很好的叠合，这表明MCSS可以准确找到疏水片段（isopentane）以及亲水片段（isobutyric acid）在受体结合位点中的位置。