使用MOE构建基于受体的药效团特征并执行化合物筛选

内容概要
本篇推论分享使用MOE构建EHT药效团方案构建基于受体的药效团并进行化合物的筛选(关于药效团的相关内容可查看往期推文)。与基于配体的药效团构建相比,此方法的优点在于可以直观的观察具体是哪些基团可以与蛋白质的相关氨基酸产生相互作用。
以下内容参考MOE的教程
EHT药效团方案基于半经验方法,使用扩展的Hueckel理论(EHT)生成药效团注释和特征。EHT方法考虑了配体共振和电子吸收效应,因此通过EHT方案生成的药效基团特征在药效基团筛选过程中对非标准相互作用(例如CH和卤素键相互作用)敏感。这种方法的好处包括:
1. 注释不需要SMARTS模式。
2. 共振效应体现在受体和供体的强度上。
3. 每个特征都有一个关联的强度值,因此很容易区分弱特征和强特征。
4. 避免了弱交互。
5. 通过CH和卤素键相互作用的新药效基团功能。
操作流程
一、创建一个药效团特征
准备系统
使用Pharmacophore查询编辑器在MOE中创建一个药效团查询。查询由对药效学特征的位置和类型的一组约束组成,可用于搜索分子构象数据库。
1. 首先在MOE中打开PDB结构,小编这是随便找的一个NDM-1在pH5.5(Bis-Tris)下与水解氨苄西林复合的晶体结构(PDB ID:5ZGE)。因为从PDB数据库中下载下来的结构是对映体,所以这里选择一下系统,可以获得单个结构。
2. 然后我们修改一下力场
当前力场显示在MOE窗口左下方的按钮中。在MOE 2019中,默认力场是具有R-Field溶剂化的Amber10:EHT。这是用于建模蛋白质-配体复合物的合适力场,因此无需为当前练习更改这些设置。
3. 接下来我们快速准备一下这个复合物结构
将Tether受体强度设置为5000。这将使接收器保持相对刚性。按确定以接受其余的默认值,然后关闭面板。
4. 然后我们调整一下界面的可视化模式
首先在RHS区域点击siteview和Hydrogens。目的是观察结合位点并显示极性氢
然后在system中改变一下受体和配体颜色,使其更容易区分
去掉受体的ribbon,并将其改为粉红色,同理改变小分子为绿色
准备药效团
1. 打开Pharmacophore查询编辑器
药效团方案定义了一组属性,这些属性用于构建可与查询匹配的配体注释点。默认方案称为Unified。
在方案菜单中,选择EHT以使用EHT药效团方案。
在MOE窗口中,配体周围会出现彩色注释点,表示感兴趣的药效团区域。注释点按其类型进行颜色编码(绿色表示疏水性,紫色表示氢键供体,青色表示氢键受体,橙色表示芳族等):
要查看有关当前药效团方案的信息,可在Pharmacophore编辑器中按方案选项菜单右侧的显示按钮 。显示信息弹出窗口:
2. 接下来我们构建一个氢键供体特征,选择被紫色Don注释的N原子(这既是一个供体特征,也是受体特征),然后再药效团编辑框中点击Feature构建药效团
确保启用R-Strength选项(在Pharmacophore Editor的右上角)。这在注释阈值方程式中显示了受体强度。
打开受体强度下拉菜单,然后选择 (在ASN,GLN,主干中为O =)。这表明相互作用的受体原子是骨架羰基,受体强度是2.3(从相互作用可以看出,与GLN相互作用,所以及与受体的药效团构建能更加清晰的看到小分子与受体的具体的相互作用)。
3. 我们创建的第二个注释功能是ACC(青色注释的),这是氢键受体特征。选择另一个与受体氨基酸相互作用的O原子构建供体特征。这里保持参数默认
4. 我们再构建一个芳香注释的特征(黄色标记的),点击中心的黄色原子,点击feature
5. 最后,我们创建注释功能是Don2功能,它是氢键供体投影。此Don2功能部件注释了可以与Don功能部件相互作用的氢键氨基酸的位置 。最后将相互作用的受体原子是骨架羰基
6. 然后保存此次构建的药效团特征
在活性口袋附近创建排除体积
活性口袋附近的氨基酸残基可以用来创建排除体积以模拟蛋白质口袋的形状,如果筛选时配体不满足所构建体积的范围,将会被排除
使用 | RHS | Select | Clear 以确保在MOE窗口中没有其他原子被选中。
使用 | RHS | Select | Pocket 选择受体口袋原子。
选择袋状原子后,在之前的Pharmacophore Editor面板中打开Volume下拉菜单,然后选择 Excluded。这将在每个选定的口袋原子周围创建一个排除的体积球。
Pharmacophore Editor面板中,滑动滚轮将排除体积球的半径(在R文本框中)从1.6更改为2.0。默认半径1.6Å通常太小,无法排除所有VDW碰撞。
最后save保存
运行药效团搜索
在之前的Pharmacophore Editor面板中选择search,然后在弹出的窗口选择筛选的化合物库,设置输出路径,点击search。我搜索了一个包含2000多个天然产物的小分子库,命中了6个,最高rscore值以黄色突出显示
也可从MOE的主面板中调出药效团查询,然后选择之前保存的药效团模型进行搜索
最后我们可以browse看一下筛选的分子与受体的相互作用
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