Post-2 Rosetta-Ligand Docking

完成Rosetta编译之后我们便可以进行分子对接，我将在这篇博文中记录完成Ligand Docking的整个过程。

1 任务阐述

3r0r.pdb该蛋白质具有酶的活性，但存在几种小分子会与该蛋白质结合抑制蛋白酶活性。已知几种小分子的抑制活性，通过结合亲和力计算来验证抑制活性。

2 结果记录

得出最终结果的命令是：

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/home/gt-lck/software/rosetta.binary.ubuntu.release-371/main/source/bin/rosetta_scripts.default.linuxgccrelease @ options -nstruct 5

这条命令涉及的文件包括options，options文件又涉及到蛋白质与配体合并后的pdb文件（3r0r_A_LIG.pdb）,可供Rosetta读取的配体的.params文件以及dock.xml，options如下：

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#Pound signs indicate comments 
#-in:file:s option imports the protein and ligand PDB structures
#-in:file:extra_res_fa option imports the parameters for the ligand
-in
	-file
		-s 3r0r_A_LIG.pdb
		-extra_res_fa LIG.params
#the packing options allow Rosetta to sample additional rotamers for
#protein sidechain angles chi 1 (ex1) and chi 2 (ex2) 
#no_optH false tells Rosetta to optimize hydrogen placements
#flip_HNQ tells Rosetta to consider HIS,ASN,GLN hydrogen flips
#ignore_ligand_chi prevents Roseta from adding additional ligand rotamer
-packing
	-ex1
	-ex2
	-no_optH false
	-flip_HNQ true
	-ignore_ligand_chi true
#parser:protocol locates the XML file for RosettaScripts
-parser
	-protocol dock.xml
#overwrite allows Rosetta to write over previous structures and scores
-overwrite
#Ligand docking is not yet benchmarked with the updated scoring function
#This flag restores certain parameters to previously published values
-mistakes
	-restore_pre_talaris_2013_behavior true
-nstruct 5

其中dock.xml文件又涉及到蛋白质配体复合物native.pdb（蛋白质配体自然复合物），dock.xml如下：

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<ROSETTASCRIPTS>
		<SCOREFXNS>
			<ScoreFunction name="ligand_soft_rep" weights="ligand_soft_rep">
			</ScoreFunction>
			<ScoreFunction name="hard_rep" weights="ligand">
			</ScoreFunction>
		</SCOREFXNS>
		<LIGAND_AREAS>
			<LigandArea name="inhibitor_dock_sc" chain="X" cutoff="6.0" add_nbr_radius="true" all_atom_mode="false"/>
			<LigandArea name="inhibitor_final_sc" chain="X" cutoff="6.0" add_nbr_radius="true" all_atom_mode="false"/>
			<LigandArea name="inhibitor_final_bb" chain="X" cutoff="7.0" add_nbr_radius="false" all_atom_mode="true" Calpha_restraints="0.3"/>
		</LIGAND_AREAS>
		<INTERFACE_BUILDERS>
			<InterfaceBuilder name="side_chain_for_docking" ligand_areas="inhibitor_dock_sc"/>
			<InterfaceBuilder name="side_chain_for_final" ligand_areas="inhibitor_final_sc"/>
			<InterfaceBuilder name="backbone" ligand_areas="inhibitor_final_bb" extension_window="3"/>
		</INTERFACE_BUILDERS>
		<MOVEMAP_BUILDERS>
			<MoveMapBuilder name="docking" sc_interface="side_chain_for_docking" minimize_water="false"/>
			<MoveMapBuilder name="final" sc_interface="side_chain_for_final" bb_interface="backbone" minimize_water="false"/>
		</MOVEMAP_BUILDERS>
		<SCORINGGRIDS ligand_chain="X" width="15">
			<ClassicGrid grid_name="classic" weight="1.0"/>
		</SCORINGGRIDS>
		<MOVERS>
			<Transform name="transform" chain="X" box_size="7.0" move_distance="0.2" angle="20" cycles="500" repeats="1" temperature="5"/>
			<HighResDocker name="high_res_docker" cycles="6" repack_every_Nth="3" scorefxn="ligand_soft_rep" movemap_builder="docking"/>
			<FinalMinimizer name="final" scorefxn="hard_rep" movemap_builder="final"/>
			<InterfaceScoreCalculator name="add_scores" chains="X" scorefxn="hard_rep" native="native.pdb"/> 
		</MOVERS>
		<PROTOCOLS>
			<Add mover_name="transform"/>
			<Add mover_name="high_res_docker"/>
			<Add mover_name="final"/>
			<Add mover_name="add_scores"/>
		</PROTOCOLS>
</ROSETTASCRIPTS>

由于我做的是蛋白质与抑制剂之间的对接，我没有native.pdb。因此，我使用了其中之一个配体与蛋白质对接后排名第一的复合物作为native.pdb。

3 操作过程

step1：建立任务目录

在指定目录下建立‘docking’ ‘ligand_prep’ ‘protein_prep’三个目录，对应命令如下：

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mkdir docking
mkdir ligand_prep
mkdir protein_prep

Post2-1

step2：准备蛋白质（protein_prep）

进入到protein_prep目录下，导入蛋白质pdb文件（3r0r.pdb）

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cd protein_prep
ls

Post2-2

然后，使用clean_pdb.py 脚本剥离 PDB 中除所需蛋白质坐标以外的信息，’A’ 选项告诉脚本只获取链 A

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/home/gt-lck/software/rosetta.binary.ubuntu.release-371/main/tools/protein_tools/scripts/clean_pdb.py 3r0r.pdb A

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然后将生成的3r0r_A.pdb复制到docking目录中：

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cp 3r0r_A.pdb ../docking

step3：准备配体分子（ligand_prep）

然后需要对配体分子Ligand.sdf（v2000）进行异构象计算，这一步可以在http://carbon.structbio.vanderbilt.edu/index.php/bclconf中完成，最终得到Ligand_conformers.sdf，将其一并放入到ligand_prep目录下。

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然后，生成一个 .params 文件和具有 Rosetta 原子类型的相关 PDB 构象。params 文件对于配体对接是必需的，因为 Rosetta 的数据库中没有自定义小分子的记录，命令如下：

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python /home/gt-lck/software/rosetta.binary.ubuntu.release-371/main/source/scripts/python/public/molfile_to_params.py -n LIG -p LIG --conformers-in-one-file Ligand6_conformers.sdf

然后，将生成的文件复制到docking目录中。进入到docking目录中将3r0r_A.pdb和LIG.pdb合并为3r0r_A_LIG.pdb：

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cp LIG* ../docking/
cd ../docking/
cat 3r0r_A.pdb LIG.pdb > 3r0r_A_LIG.pdb
/home/gt-lck/software/rosetta.binary.ubuntu.release-371/main/source/bin/rosetta_scripts.default.linuxgccrelease @ options -nstruct 5

step4：最终计算

将options、docking.xml、native.pdb复制到docking目录下，docking目录下完整结构如图所示：

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最后运行计算命令得出结果score.sc：

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/home/gt-lck/software/rosetta.binary.ubuntu.release-371/main/source/bin/rosetta_scripts.default.linuxgccrelease @ options -nstruct 5

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