TUTORIAL DOCKING AUTODOCK 4.0 Paola Beassoni UNRC - 2012 Algunos derechos reservados. Licencia Creative Commons 2.5 Argentina Atribución, No comercial, Compartir Igual

Trabajaremos con: 1hsg: human immunodeficiency virus (HIV) II protease Inhibidor: Indinavir Si todo marcha bien, debería sobrar tiempo de la clase. Luego de terminar el tutorial, se plantean una serie de actividades sugeridas: *Repetir el docking, cambiando el numero de evaluaciones, analizar si se obtienen mejores resultados. *elegir un sistema cualquiera proteína-ligando de estructura conocida (obtenerlo del Protein Data Bank) y realizar el docking. Analizar si el docking arroja como mejor resultado el modo de unión experimental. Algunas sugerencias: 1vrt: HIGH RESOLUTION STRUCTURES OF HIV-1 RT FROM FOUR RT-INHIBITOR COMPLEXES 3ppp: Structures of the substrate-binding protein provide insights into the multiple compatible solutes binding specificities of Bacillus subtilis ABC transporter OpuC 3ppq: Structures of the substrate-binding protein provide insights into the multiple compatible solutes binding specificities of Bacillus subtilis ABC transporter OpuC

Para trabajar con AutoDock, existe un entorno gráfico llamado ADT AutoDockTools, a través del cual es posible construir los archivos de configuración que posteriormente utilizará AutoDock. Seleccionar AutoDock 4.0

dialogo, en la cual se detalla PASO 1: Cargar el ligando * Cargar el archivo 1HSG_LIGANDO.pdb Ligand Input  Open Aparece una ventana de dialogo, en la cual se detalla información del ligando: tiene 43 hidrógenos no-polar, 17 carbonos aromáticos, 16 enlaces rotables y se estiman 14 rotaciones durante el Docking. - Presionar “Aceptar”.

PASO 2: Asignar parámetros al ligando El ligando es una molécula con flexibilidad durante el Docking: es necesario asignarle un centro de rotación: Ligand  Torsion Tree  Detect Root… Se asigna el centro de rotación en el ligando

PASO 2: Asignar parámetros al ligando Seleccionar las torsiones del ligando durante el Docking: Ligand  Torsion Tree  Choose Torsions… Cuadro de dialogo informando Especificaciones de los enlaces: Rotatable : Enlace movible Non-Rotatable : El usuario define la rotación. Unrotatable : El enlace se mantiene fijo. En este caso, se dejan las 14 torsiones. Finalmente, presionar “Done”.

PASO 2: Asignar parámetros al ligando De acuerdo al paso anterior el ligando presenta 14 torsiones. Sin embargo, sólo se considerarán activos aquellos enlaces correspondientes a las cadenas laterales del polipéptido (6 enlaces): Ligand  Torsion Tree  Set Number of Torsions… Asignar 6 enlaces Rotables con la opción “fewest atoms” , presionar “Enter” y cerrar la ventana.

Una vez terminada la configuración del ligando se guardan los cambios: Ligand  Output  Save as PDBQT (1HSG_LIGANDO.pdbqt) PDBQT es el formato con que trabaja AutoDock. Durante este proceso son adicionadas las cargas parciales del ligando. Una vez que se ha guardado el ligando, se elimina todo lo que este en pantalla: Edit  Delete  Delete All Molecules presionar “Continue”

PASO 3: Cargar la proteína Cargar el archivo 1HSG_PROTEINA.pdb File  Read Molecule Agregar Hidrógenos Edit  Hydrogens  Add Seleccionar: All hydrogens noBondOrder yes

PASO 3: Cargar la proteína Cargar el archivo 1HSG_PROTEINA.pdb Grid  Macromolecule  Choose… Clickear 1HSG_PROTEINA y presionar Select Molecule

PASO 3: Cargar la proteína Se abre una ventana de diálogo, indicando que se inicializa el proceso de transformación de *.pdb a *.pdbqt. - Presionar “Aceptar”

PASO 3: Cargar la proteína Guardar la proteína en formato PDBQT (1HSG_PROTEINA.pdbqt). Una vez que se ha guardado la proteína, se eliminan todas las moléculas que han sido cargadas: Edit  Delete  Delete All Molecules presionar “Continue”

PASO 3: Seleccionar residuos flexibles Flexible Residues  Input  Open Macromolecule… (cargar la proteína en formato pdbqt) Luego clickear: Select  Select From String En Residue escribir “ARG8”, presionar Add y cerrar la ventana.

PASO 4: Seleccionar residuos flexibles Los residuos seleccionados se muestran con cruces amarillas 2 residuos seleccionados

PASO 4: Seleccionar residuos flexibles Asignar la torsión de los residuos fexibles: Flexible Residues  Choose Torsions in Currently Selected Residues… Close. Aparece un cuadro de diálogo indicando el número de enlaces rotables y los tipos de rotación de acuerdo al color. Se mantendrán 8 enlaces rotables en total. Para el docking realizado en este tutorial, se utilizará un total de 14 torsiones: 6 para el ligando y 8 para los residuos flexibles. Autodock4 permite hasta 32 torsiones.

PASO 3: Seleccionar residuos flexibles Nuevamente desplegar la proteína en pantalla: Flexible  Residues  Redisplay Macromolecule Generar los archivos pdbqt: Flexible Residues  Output  Save Flexible PDBQT (“Proteina_Flexible.pdbqt”) Flexible Residues Output  Save Rigid PDBQT (“Proteina_Rigida.pdbqt”)

PASO 5: Asignar parámetros para la grilla Eliminar todas las moléculas que han sido cargadas: Edit  Delete  Delete All Molecules Luego, Ir a: Grid Macromolecule  Open (proteína rígida en formato pdbqt, Proteina_Rigida.pdbqt). Aparece una ventana preguntando si se desea mantener las cargas de la proteína, presionar “Yes”.

PASO 5: Asignar parámetros para la grilla Cargar el ligando: Grid  Set Map Types  Open Ligand… (ligando en formato pdbqt) Para crear la grilla: Grid  Grid Box Dimensiones: X:60 Y:60 Z:66 Asignar el centro en: X: 2.5 Y:6.5 Z:-7.5 Para salir ir a: File  Close saving current Almacenar los datos de la grilla: Grid  Output  Save GPF (Grilla.gpf)

PASO 6: Asignar parámetros para el docking cargar Proteina_Rigida.pdbqt: Docking  Macomolecule  Set Rigid Filename… Asignar el ligando (archivo pdbqt): Docking Ligand  Open… Aparece una ventana con la descripción de los parámetros para el ligando. Presionar “Accept” cargar Proteina_Flexible.pdbqt : Docking  Macomolecule  Set Flexible Residues Filename…

PASO 6: Asignar parámetros para el docking Determinar el algoritmo de búsqueda: Docking  Search Parameters  Genetic Algorithm Para que la búsqueda conformacional sea más exhaustiva estos parámetros pueden aumentar. En este caso para disminuir el tiempo computacional, cambiar “medium” a “short” . El valor de evaluaciones se fijara en 250.000 Para finalizar presionar “Accept”

PASO 6: Asignar parámetros para el docking En Docking  Docking Parameters dejar todo por defecto y presionar “Accept” Almacenar los parámetros para el Docking Docking  Output  Lamarckian GA (Dock.dpf)

PASO 7: Calcular la grilla Para realizar el cálculo de grilla debemos abrir una consola y localizarnos en el directorio donde se encuentran los archivos que hemos creado. Luego tipear el siguiente comando: Autogrid –p Grilla.gpf –l Grilla.glg & Archivo de entrada Archivo de salida Al finalizar obtenemos el siguiente mensaje: autogrid4: Successful Completion. Y en el directorio deberán aparecer varios archivos *.map

PASO 8: Buscar el modo de unión En la consola y manteniéndonos en el directorio donde se encuentran los archivos que hemos creado, tipear el siguiente comando: Autodock4 –p Dock.dpf –l Dock.dlg & Archivo de entrada Archivo de salida Al finalizar obtenemos el siguiente mensaje: autodock4: Successful Completion. Las conformaciones resultantes se encuentran almacenadas en el archivo Dock.dlg.

PASO 9: Análisis de los resultados Volvemos al entorno grafico de ADT para ver los resultados: Analyze Dockings  Open (cargar archivo Dock.dlg) Aparece un mensaje indicando como desplegar las conformaciones obtenidas. Para un análisis más detallado, ir a: Analyze  Conformations  Play Analyze  Conformations  Load Para guardar cada conformación se despliegan individualmente y se guardan: File  Save  Write PDB

PASO 9: Análisis de los resultados Clustering Análisis interacciones

Las conformaciones finales deben converger a una posición similar