Apunts sessió Docking (BIA) (Part química) (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Bioinformàtica Aplicada
Año del apunte 2017
Páginas 16
Fecha de subida 01/07/2017
Descargas 0
Subido por

Descripción

Apunts de la sessió de Docking (Part química de l'assignatura de Bioinformàtica aplicada).

Vista previa del texto

Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA DOCKING Necessitem 10 arxius. De moment tenim 7 i la resta els generarem amb el Chimera.
6/7 són generals 1/7 és el ZINC_results.mol2  diferent per cada proteïna, llibreria de lligands Aquesta llibreria són les molècules noves que provarem la seva activitat. Els altres 6 arxius són generals i això vol dir que quan fem el docking necessitarem 6 generals i una llibreria de lligands diferent.
3 arxius generats amb el Chimera.
El docking el farem dins de la virtualbox i els 10 arxius els generem a Windows.
Per tant, lo primer que hem de fer és passar aquests 10 arxius i ficar-los a la virtualbox.
Com procedim? Aquests ja els tenim. Els 6 generals i els de la llibreria també.
Anem a generar els 3 arxius que es generen amb el Chimera i després fem el docking.
Obrim el Chimera > 1ABE Hem de generar 3 arxius, el primer i segon és l’arxiu corresponent a la proteïna i un fa referència al lligand L’arxiu de la proteïna està preparat pel docking PRIMER ARXIU amb chimera: ABANS DE FER EL DOCKPREP HEM DE PREPARAR AL RECEPTOR.
ELIMINAL ELS NO STANDARD.
Select > residues > all nonstandard Actions>atoms>delete Tools>structure editing>Dock Prep El dock prep fa varies coses. Falten alguns residus a la proteïna, missing atoms. El que fa és completar els missing atoms, afegeix H i assigna càrregues als àtoms. Per fer la interacció entre lligand i receptor, cada un té ña seva càrrega i hi haurà repulsió o atracció en funció d’aquestes.
Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Un cop fet, es guarda l’arxiu amb el nom rec_charged.mol2 una característica del Linux és la sensibilitat al nom dels arxius. Ha de ser aquest nom exactament perquè sinó no el reconeix.
(ABANS DE FER EL DOCKPREP HEM DE PREPARAR AL RECEPTOR!!!!!) Agafem les condicions per defecte OK tres cops i guardem al Desktop > rec_charged.mol2 SEGON ARXIU: Necessitem un altre arxiu que s’anomena DMS (superfície de la proteïna com una esponja).
Hem de tornar a eliminar els H Generem la superfície i amb això guardem un arxiu que es diu rec.dms Rec és l’abreviatura de receptor Select>Chemistry>element>H Actions>Atoms>delete Per fer la superfície primer l’hem de visualitzar Actions>Surface>Show Un cop la tenim: Tools>Structure Editing>Write DMS i creem l’arxiu rec.dms De vegades, pot ser que el programa faci la seva funció però pot ser que l’arxiu estigui buit. Seleccionem arxiu, botó dret, propietats, general  mirar la mida de l’arxiu. Ens assegurem que no posi 0kB.
TERCER ARXIU: Dock Prep  lligand ligand.mol2 dóna la referència del centre actiu. Fa esferes i troba les cavitats dins de la superfície. El dock no sap assignar amb total seguretat que aquella cavitat Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA correspon al centre actiu i la posició del lligand serveix com a referència perquè la cavitat més propera al lligand és el centre actiu.
File > Close Session Sortim perquè ens hem carregat el lligand Eliminar tot lo altre. Seleccionem el lligand concret i invertim la selecció i ens ho carreguem Select>Residue>ARA Select>Invert (all models) Actions>Atoms>delete Tools>Structure Editing>Dock Prep (OK 4 cops) La finestra negra és que alguns lligands van més lent.
Guardar com a ligand.mol2 Ja podem anar al virtual box http://zinc15.docking.org/ Substances http://zinc15.docking.org/substances/home/ busquem molècules anàlogues del nostre lligand i introduïm el codi de 3 lletres cliquem TANIMOTO Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA http://zinc15.docking.org/substances/?highlight=ARA&ecfp4_fptanimoto=O%5BC%40H%5D1CO%5BC%40%40H%5D%28O%29%5BC%40H %5D%28O%29%5BC%40H%5D1O Índex de semblança és l’índex de TANIMOTO El que farem és amb els 10 arxius Ens fiquem a la virtual box Fiquem els arxius al D/vbox i la carpeta no es pot posar nom amb espais.
Ens assegurem que cap arxiu ocupa 0kb La carpeta del docking la passem de compartit al escriptori Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA TERMINAL Entrar a dintre del directori docking_natalia: cd Desktop/docking_natalia ls em dona el contingut de llistat del directori i veiem els 10 arxius per fer docking hem de executar la instrucció chmod +x dock.run es protegeix davant de virus fent que un arxiu no sigui executable fins que nosaltres escrivim la comanda ls el dock.run està en verd perquè indica que s’ha executat podem executar el dock.run  ./dock.run + ENTER diu no match perquè busca resultats de docking anteriors i ara ja ha fet el rotllo (al cap dels segons) i ens ha processat 21 molècules.
Docking de una llibreria de lligands. He passat 21 molècules i he calculat el seu score. Com més negatiu sigui el score més actriu és el meu lligand.
ls genera bastant brossa i el important és el rígid zinc primary ranked.mol2 tanquem i anem al docking_natalia i localitzem l’arxiu que volem, ho fiquem a la carpeta compartit Obrim Chimera Mirem el docking respecte el rec_charged que havíem generat.
Primer obrim el rec_charged amb el Chimera File > Open...
Els resultats de docking no es carreguen pel menú File sinó que hi h aun menú especial Tools > Surface/Binding Analysis > View Dock Dock 6 Els lligands son anàlegs, no els pròpiament. No es larabinosa que teníem normalment.
Ens surt la finestra amb els lligands i surten ordenats de més actiu a menys actiu. El primer és el més actiu.
Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Veiem com el lligand ha quedat bloquejat i el seu score.
El més actiu, el seu score (energia lliure que s’allibera quan es crea el complex) és de -31.002 Al llarg del llistat el score va baixant i cada lligand està orientat a la seva manera. El score cada cop és menys negatiu.
L+R  delta G  L · · · R Interessa que aquesta delta G (score) sigui el més negatiu possible. Ens assegurem que quan es crea el complex s’allibera molta energia i per tant és molt favorable la creació d’aquest complex.
Ens assegurem de tenir els 3 més actius.
Estructura, anem al zinc amb la seva identificació i la trobarem al zinc data base.
El mode d’enllaç dels 3 lligands més actius amb la proteïna.
Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Select > Residue > <0> Aquest <0> representa la llibreria Tools > Structure Analysis > FindHBond Fem click a les 3 coses que hem de canviar  Label H bond with distance, Only find H bonds (with only one end selected) i Write information to file.
Creem l’arxiu Hbondinfo i l’obrim amb el notepad.
Lligand amb els ponts d’H amb els aa del voltant. De la maneraque ho hem fet, a mesura que canviem de lligand veurem que canvien els ponts d’H.
El més actiu veiem que amb 1 aminoàcid de aquí dalt fa 2 ponts d’H. S’enllaça.
Anem al seguent lligand i és un lligand diferent, els oxigens estan orientats de manera diferent i ara només fa un pont d’H. Intenta optimitzar la seva posició diferent.
Contingut de HBond info és liós: Receptor 1ABE = codi 0 Els codis 1.1, 1.2 .. són els lligands de la meva llibreria.
Els ponts d’H estan ordenats pel lligand del receptor Lisina 9 fa un pont d’H amb un atom del lligand 1.1 El més actiu és el 1.1 La lisina 9 fa un enllaç amb el 1.3 que és el tercer lligand més actiu però no en fa cap amb el 1.2 (segon lligand més actiu).
Arginina 150 fa 2 ponts d’H amb el 1.1, 2 amb el 1.2 oi cap amb el 1.3 Lligand més actiu , el segon i el tercer quants ponts d’H fa? 1.1.
<0> on el lligand és DADOR Pot ser que el lligand sigui dador o acceptor.
Pregunta 3  cada lligand fa un nº de ponts d’H i hem d’intentar relacionar si els més actius tenen més ponts d’H o si estan més a prop i per tant són més forts Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Comparar amb els resultats del primer informe.
Pregunta 4  no hem tingut temps i per tant la entrega serà dimecres.
Els lligands s’han obtingut de la base de dades Zinc buscant anàlegs al lligand nadiu. El propi lligand també es fica dins de la llibreria.
El rígid zinc, la llibreria d’analegs amb la llibreria docking. Conté la alfa i la beta.
Podem comparar com el programa fa el docking de la arabinosa i veiem l’arabinosa natural i podem comprovar la fiabilitat. Comparar la manera natural a com ens la enllaça el docking.
Dins de la llibreria, els lligands estan ordenats pel seu codi i el primer que hem de fer és buscar a la base de dades ZINC quin és el seu codi.
Posar en majúscula el codi PDB de la proteïna  ARA = ZINC01532575 ARB = ZINC03860202 Segons el meu ARA és el més actiu amb un score de -31 ARB és el 6è i té un score de -25 Com s’ha fet el docking de l’arabinosa amb la manera que està la arabinosa natural.
És a dir, amb l’arabinosa alfa.
Obrim ligand.mol2 L’estructura lila és el ligand.mol2 i la blava és l’estructura de l’arabinosa tal com ens l’ha situat el docking La diferencia principal que es pot veure és que l’arabinosa té un oxigen a dins de l’anell i el lligand natural el té a un costat. Ha rotat una mica. No acaba de tenir la orientació que té el lligand natural.
Els àtoms que fan els ponts d’H segurament ho fan amb els mateixos residus però seran àtoms diferents de l’arabinosa.
Això mostra com el docking és un programa aproximat i no clava la posició exacta del lligand.
Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Informe Discutir els dos lligands més actius. S’ha de fer pels que no siguin l’arabinosa.
El 575 es discuteix a la pregunta 4  compara com s’enllaça el 575 amb l’arabinosa natural (1r informe) discutir comparant Oxigen de l’arabinosa que s’enganxen a la glicina Fa ponts d’H amb àtoms diferents.
Lligand natural tenim tants amb la Gly… tants amb … Tota la informació està al hbond.info El lligand més actiu és el que té més ponts o el que els té més forts.
Residus incomplets Mutació Tanquem tot i obrim el PDB original Favorites > Command Line Swapaa (significa canviar 1 aminoàcid) + espai + canvi que fem + espai + quins aminoàcids Substituim els aminoacids incomplets pels aminoàcids complets Swapaa same :2,306 Els aminoacids 2 i 306 els substitueixo per ells mateixos.
Sortien com a missing atoms al pdb I per això sabem que és el 2 i el 306.
Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Ara hem de canviar alguns dels aminoacids del centre actiu Un dels que feien ponts d’H amb aquesta arabinosa és ARG.151.NH2 Met.204.A.SD no fa ponts d’H i es podría canviar per un altre aminoàcid que sí que en faci com un aspàrtic però potser ens desmonta la proteína swapaa asp :204 pot ser que canvii l’ordre dels lligands, influeixi en l’activitat fer docking (normal) amb el receptor, fer mutació i repetir el docking amb la mutada per veure com afecta al centre actiu quan hem fet el canvi de aminoàcid és posible quie la estructura del centre actiu em canvii i per tant faig una dinámica perquè el centre actiu es pugui adaptar tenim el PDB a punt per fer la dinámica, només s’ha d’arreglar els aminoàcids incomplets (missing atoms) i fer la mutació Per guardar el PDB per fer la dinámica hem d’eliminar els residus no standard Select > Residues > aall non standard Actions > Atoms > delete File > Save PDB > 1abe_mutat.pdb Ara hem d’entrar a VIRTUALBOX per fer la dinámica Enganxem a la carpeta vbox. Fem una carpeta que es dinamica_abe_mutat Enganxem el arxiu 1abe_mutat.pdb i arxius del Moodle que esta a baix de tot Nomes necessitem TERMINAL cd Desktop/dinamica_abe_mutat/ ls chmod +x run_dinamica.com ./run_dinamica.com 1abe_mutat.pdb Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA COMPROVAR(NO CAL FER): cd cd Desktop/dinamica_abe_mutat/ chmod +x run_dinamica.com ls GUARDAR  canviem el nom de la carpeta per resultatsMD I ho passem a la carpeta compartit Entrem a virtualbox cd Desktop/resultatsMD/ ls hi ha un programa que fa la visualització i escrivim vmd  vmd obrim la proteína des del menú File > New Molecule > Browse > Confout.gro> OK > Load (proteina dins d’una caixa d’aigua) Es la estructura inicial Carreguem la trajectoria per veure l’evolucio en el temps Browse > traj.trr > load > OK En la ventana de VMD main donem al play i baixem la velocitat Graphics > Representations > Selected atoms escribim not wáter (és com el hide del Chimera) > Apply Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA La proteina mutada I la dinamica s’agafa per fer un DOCKING  projecte El docking el farem com la dinámica dona moltes imatges de la rpoteina que evolucionen al llarg del temps amb una estructura promig  arxiu average.pdb Aquest arxiu es troba a la carpeta resultatsMD Agafem també l’arxiu rec_charged.mol2 aquesrt produeix la dinamica molecular File>Open>average.pdb File>Open>rec_charged.mol2 El problema és que quan hem fet la dinámica el Chromas ens trallada l’average al espai i això dona problemas al fer el docking. Hem de portar la proteína de l’average (marró) al lloc de la rec_charged (blava, original) per tal de que el docking funcioni.
Tools>Structure Comparison> Match Marker Aquest fa una superpòsicio de l’average sobre rec charged. La que volem moure és l’average. La estructura de referencia és la original. La estructura amb la que volem fer el match és la average.
Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Apply Permet veure què ha passat durant la dinámica. Un colze que s’ha mogut una mica, la alfa hélix que va amunt o avall… no s’allunya molt del punt de partida.
File > Save PDB > guardem l’average amb el nom de “average_matched.pdb” Podriem fer el docking fent el dockprep… Coses per comentar: Instruccions addicionals per la part de la proteina = pdf de 4 o 5 pàgines, recordatori del que hem anat comentant.
No abusar de posar pantallazos del docking. Generar imatges xules però que estiguin explicades i raonades.
Forces de Van der Waals Obrir 1ABE Les forces de van der Waals són un tipus d’interaccio que es pot donar entre lligand i receptor.
Trobar-les no és fácil. Depèn molt de la interpretació que fa cadascú.
Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Quan estem mirant la activitat si el lligand i receptor fan un parell de ponts de H la força de la interaccio la fan els ponts d’H. si nomes tenim un pot significar que tenim més però el Chimera no els ha trobat o bé perquè dominen les forces de van der Waals.
Interaccions en anell aromàtic  àtoms d’H Intentem localitzar ara: Select>residue>HOH Actions>Atoms>delete Select > residue>ARB Actions>Atoms>delete Presets>all atoms Tools>Structure editing> addH Select>Residue>ARA Actions>Atoms>Ball&Stick Select>Zone…> Distància 4 + select all atoms in selection zone > OK Actions>Atoms>Show only Select>Clear selection Buscar ponts de van der Waals - Buscar 1 anell aromatic i un H que estigui a prop 1ABE no té cap anell aromàtic i per tant buscarm els anells aromatics del voltant. Si el lligand té anell aromatic buscariem a partir d’aquest.
Anell aromatic = anell pla ARA no es aromatic per aixo Conjunct de dos anells que esta bastant a prop del pont d’H del lligand (bola blanca).
Per mesurar la distancia seleccionem: Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA Boto esquerre del mouse i control Control + shift + clic Tools > Structure analysis > distances> Create Buscar l’àtom més proper Per sota de 3.5 Si la distancia és inferior de 3.5 vol dir que aquests dos àtoms s’atreuen No cal anar a buscar les forces de van der Waals si hi ha molts ponts d’H Si no hi ha molts H que expliquin la interaccio llavors busquem els ponts de van der Waals Anem provant i fiquem la més curta PROJECTE: Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 BIOINFORMÀTICA APLICADA ...

Tags:
Comprar Previsualizar