开源分子对接程序rDock使用方法(1)-Docking in 3 steps_rdock每次对接结果不同

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前言

rDock是一个快速、多功能的开源对接程序，可用于将小分子配体与蛋白质或核酸受体的对接；选用不同的对接模式可以完成考虑受体结合水的分子对接（Docking with explicit waters）以及药效团限制性对接（Docking with pharmacophore restraints），也可以用来做高通量虚拟筛选（HTVS）。
本文介绍 rDock用于受体-配体的标准对接（Docking in 3 steps），为研究其他模式下的分子对接做准备。

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一、Docking in 3 steps 标准对接

rDock官网
rDock的介绍、Linux系统上本地安装请参考系列博文：开源分子对接程序rDock的安装及使用流程

rDock 的基本对接步骤及注意事项

包括3步：定义对接体系、产生对接位点和分子对接。
NOTES:

1. 为受体（蛋白质或核酸）准备MOL2文件：需要考虑到原子类型问题，建议准备一个全原子MOL2文件，rDock会自动删除非极性氢。确保在$RBT ROOT/data/sf/RbtionicToms.rm中定义了任何非标准原子名称和子结构名称，以便正确分配分布式形式电荷。确保Tripos原子类型设置正确。rDock使用Tripos类型来推导其他关键的原子性质，如原子序数和杂化态。rDock MOL2解析器是为读取CCDC/Astex protein.MOL2文件而开发的，因此此验证集是事实上的标准参考。如果您怀疑某个特定的MOL2文件是否适合rDock，则应将其与CCDC/Astex MOL2文件的格式进行比较。关于Mol2格式，可以参考化学分子Mol2文件格式与使用注意事项。
2. 准备定义系统的.prm。必须定义得受体参数包括SECTION MAPPER和SECTION CAVITY。如果您希望激活对接位点附近末端OH和NH3+基团的采样，请确保您定义了RECEPTOR_FLEX参数。
3. 使用rbcavity生成对接站点（.as）文件；如果你想使用参考配体腔定义对接位点的方法，需要受体结合位点中的配体结构。
4. 准备您想要对接的配体SD文件，需要注意SD文件解析的原子类型问题。特别是，要确保形式电荷和形式键级是一致的，这样文件中就不会有价键错误。rDock将报告任何感知到的价态误差，但仍然会完成。请注意，rDock在对接过程中从不采样键长、键角、环构象或不可旋转键，因此用户需要确保初始构象应该是合理的。
5. 事先运行一个小的测试计算，以检查系统是否定义正确。例如，使用一个小的配体SD文件，仅使用打分选项（-p score.prm）和-T 2选项运行rbdock以生成详细输出用于检查。输出将包括受体原子特性、配体原子特性、灵活性参数、评分功能参数和对接协议参数。满足要求后，进行较大规模的计算。
   

二、 三步对接案例

rDock对接案例输入文件来源：
人雌激素受体α配体结合结构域与拮抗剂配体4-D的复合物，RCSB下载 pdb id 1SJ0 。
receptor文件：下载1SJ0，加氢，加电荷，删除水分子，选中受体结构，保存为1sj0_rec.mol2
ligand文件：选中配体文件，保存为1sj0_ligand.sd

Step 1. 结构文件准备

mkdir 1sj0_workdir
cd 1sj0_workdir
1
2

通过prm文件定义对接体系。

prm 文件是 rDock所特有的文件格式，有以下作用：系统定义文件，评分函数定义文件，搜索协议定义文件

以下是ASTEX数据集的.prm文件示例：

RBT_PARAMETER_FILE_V1.00
TITLE 1sj0_DUD

RECEPTOR_FILE 1sj0_rdock.mol2
RECEPTOR_FLEX 3.0

SECTION MAPPER
    SITE_MAPPER RbtLigandSiteMapper
    REF_MOL 1sj0_ligand.sd
    RADIUS 6.0
    SMALL_SPHERE 1.0
    MIN_VOLUME 100
    MAX_CAVITIES 1
    VOL_INCR 0.0
   GRIDSTEP 0.5
END_SECTION

SECTION CAVITY
    SCORING_FUNCTION RbtCavityGridSF
    WEIGHT 1.0
END_SECTION
1
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将以上内容保存为cdk2_rdock.prm，受体结构mol 2文件为cdk2_rdock.mol2，位于结合位点的已知配体结合pose的文件为xtal-lig.sd。
使用的时候我们只需要修改以上内容即可。关于.prm文件的注意事项可以参考如下：

1. 文件的第一行必须是RBT PARAMETER FILE V1.00，前面不能有空格；
2. 注释行：注释行应在第一列中以#字符开头，前面不能有空格；
3. 对于关键字TITLE, SECTION或END_SECTION：
   · 关键字必须从第一列开始，前面不能有空格
   ·关键字TITLE 应该在文件中只出现一次，用于提供标题字符串，通过各种脚本显示，如运行rbscreen.pl，关键字后面应该跟一个空格字符，然后是标题字符串，其中可能包含空格。如果标题行出现的次数一次以上，使用最后一次的记录。
   ·关键字SECTION可以出现多次，并且应该始终与结束END_SECTION配对；关键字后面应该跟一个空格字符，然后是节名，它本身可能不包含空格。在.prm文件中，所有节名称都必须是唯一的。所有SECTION / END_SECTION节中的参数名/值对属于该节。
   ·在TITLE和SECTION关键字之后需要有一个空格字符，否则该部分的后续参数将被忽略。
4. 参数名/值对：参数名称/值对被读取为自由格式的文本，并且可以有前缀、后缀，并由任意空格分隔。这意味着参数名称和值字符串本身不允许包含任何空格。值字符串被解释为适合该参数的数值、字符串或布尔值。布尔值应输入为TRUE或NULL大写字符串。
5. prm文件不允许TAB出现。

Step 2. 产生对接位点

以上文件准备就绪，进入到以上文件的目录，用rbcavity命令生成对接空间：

rbcavity -was -d -r 1sj0_rdock.prm
1

使用-d参数将生成网格“.grd”文件。该文件可以在pymol中查看：

pymol 1sj0_rdock.mol2 1sj0_ligand.sd 1sj0_rdock_cav1.grd
1

在pymol命令行输入以下：

isomesh cavity, 1sj0_rdock_cav1, 0.99
1

便于查看，调整了透明度。cavity基本覆盖了配体的空间，就是在这个区域进行对接。如果不合适，可以调整 .prm文件中的参数MIN_VOLUME，GRIDSTEP和MAX_CAVITIES。

Step 3. 运行分子对接

3.1 检查输入文件

将以上生成文件置于1sj0_workdir文件夹中, 文件内容如下：

3.2 测试-只进行打分

rbdock -i 1sj0_ligand.sd -o output-score -r 1sj0_rdock.prm -p score.prm -T 2
1

结果为output-score.sd 文件。输出部分如下：

3.3 运行rdock

运行配体1sj0_ligand.sd的重对接，可以使用以下命令，对每个配体运行50次：

rbdock -i 1sj0_ligand.sd -o output-rdock -r 1sj0_rdock.prm -p dock.prm -n 50
1

运行片刻，结果为output-rdock.sd 文件。最后显示“END OF RUN”输出部分如下：

三、 结果查看

在MOE中查看，可以通过SCORE排序。

moe 1sj0_rdock.mol2 output-dock.sd
1

rdock的结果：

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总结

本文介绍了rDock的基本对接方法，包括结构文件准备、产生对接位点，运行分子对接三个部分，为研究其他模式下的分子对接打好基础。

参考资料

1. https://bbdrug.blog.csdn.net/article/details/136050880
2. https://rdock.github.io/