Guia per Instal·lar i Utilitzar AutoDock Vina en Windows

Aquesta guia t’ajudarà a instal·lar i utilitzar AutoDock Vina en un ordinador amb Windows per realitzar experiments de docking molecular.

1. Instal·lació de les eines necessàries

2. Preparació dels fitxers per al docking

prepare_receptor4.py -r C:\ruta\al\fitxer\receptor.pdb -o C:\ruta\al\fitxer\receptor.pdbqt

prepare_ligand4.py -l C:\ruta\al\fitxer\lligand.pdb -o C:\ruta\al\fitxer\lligand.pdbqt

3. Creació del fitxer de configuració per a Vina

center_x = 20.0  # Ajusta aquestes coordenades segons les teves necessitats
center_y = 20.0
center_z = 20.0
size_x = 30.0    # Ajusta la mida de la caixa de recerca segons el lloc actiu
size_y = 30.0
size_z = 30.0

4. Execució de AutoDock Vina

vina --receptor C:\ruta\al\fitxer\receptor.pdbqt --ligand C:\ruta\al\fitxer\lligand.pdbqt --config C:\ruta\al\fitxer\config.txt --out C:\ruta\al\fitxer\resultat.pdbqt --log C:\ruta\al\fitxer\log.txt

5. Interpretació dels resultats

https://durrantlab.pitt.edu/webina/

PREPARAR PDBQT

Per preparar una proteïna a pH 7.4, afegir-hi hidrògens, treure ions i lligands, i convertir el fitxer de format PDB a PDBQT amb UCSF Chimera o UCSF ChimeraX, segueix aquests passos:

Pas 1: Obrir el fitxer PDB

1. Obre UCSF Chimera o ChimeraX.
2. Carrega el fitxer PDB de la proteïna:
– A Chimera: File> Open… i selecciona el fitxer PDB.
– A ChimeraX: `open [ruta del fitxer PDB]`.

Pas 2: Preparació a pH 7.4

1. A Chimera, pots fer servir la funció Dock Prep per preparar la proteïna per a simulacions o anàlisis:
– Tools> Structure Editing> Dock Prep.
– En la finestra de Dock Prep, selecciona opcions per afegir hidrògens i eliminar lligands i ions no desitjats.
– Ajusta les opcions segons les necessitats del pH (en aquest cas, 7.4). Si no pots especificar el pH directament, el programa afegirà hidrògens segons els paràmetres estàndard.

2. A ChimeraX, pots fer servir una comanda per afegir hidrògens i ajustar l’estat de protonació segons el pH:
– Escriu la comanda següent: `addh spec #1 pH 7.4` (substitueix `#1` pel model ID de la teva proteïna).

Pas 3: Eliminar ions i lligands

1. Per eliminar ions i lligands de la proteïna, selecciona aquests components i elimina’ls:
– A Chimera: Fes servir Select > Residue per seleccionar ions o lligands, després elimina’ls amb Actions > Atoms/Bonds > delete
– A ChimeraX: Usa la comanda `delete ions` o `delete ligands`.

Pas 4: Exportar a format PDBQT

1. Chimera o ChimeraX no tenen una opció directa per exportar en format PDBQT, però es pot fer servir *AutoDockTools (ADT) per convertir el fitxer PDB resultant a PDBQT.
2. Guarda el fitxer PDB net:
– A Chimera: File> Save PDB
– A ChimeraX: `save /ruta/desti/nou_fitxer.pdb`.
3. Obre el fitxer PDB a ADT i utilitza l’opció de Prepare Molecule per convertir-lo a PDBQT.

Amb això, tindràs el fitxer PDBQT preparat amb pH 7.4, sense ions i lligands, i amb hidrògens afegits.

Pots fer el docking indicant el centre actiu amb un tamany d’anàlisi, potser His447 PDB4EY7 centre actiu Chiang et al. 2012 i Arg278 PDB1JFF por betatubulina i taxol Karthikeyan et al., 2019 https://durrantlab.pitt.edu/webina/

Tutorial per utilitzar Chimera i ChimeraX per buscar el centre actiu de 4EY7

Utilitzar Chimera

1. Instal·lar Chimera:
   • Descarrega i instal·la Chimera des de UCSF Chimera.
2. Obrir el fitxer PDB:
   • Obre Chimera.
   • Ves a File > Open i selecciona el fitxer 4ey7.pdb (el pots descarregar des de RCSB PDB).
3. Visualitzar la proteïna:
   • Un cop obert, la proteïna es mostrarà a la finestra de visualització.
4. Identificar el centre actiu:
   • Selecciona la regió que creus que és el centre actiu. Si coneixes els residus que formen el centre actiu, selecciona’ls manualment. Si no, pots buscar informació a la literatura o al mateix PDB.
5. Seleccionar els residus:
   • Utilitza el comandament de selecció. Per exemple, si el centre actiu està format per residus d’histidina (His), utilitza:

     select :HIS

   • O bé selecciona un rang de residus, per exemple, per seleccionar residus entre el 100 i el 150:

     select :100-150

6. Calcular el centre de massa:
   • Un cop seleccionats els residus, utilitza el següent comandament per calcular el centre de massa:

     measure center sel

   • El valor del centre de massa es mostrarà a la finestra de comandaments.
7. Visualitzar la caixa de cerca:
   • Si vols definir una caixa de cerca per al docking, pots fer-ho així:
     • Ves a Actions > Volume > Define Grid i defineix les dimensions i la posició de la caixa basada en el centre de massa calculat.
8. Exportar les coordenades:
   • Anota les coordenades del centre i les dimensions de la caixa per afegir-les al fitxer config.txt per a AutoDock Vina.

Utilitzar ChimeraX

1. Instal·lar ChimeraX:
   • Descarrega i instal·la ChimeraX des de UCSF ChimeraX.
2. Obrir el fitxer PDB:
   • Obre ChimeraX.
   • Utilitza el comandament:

     open 4ey7

   • També pots descarregar el fitxer PDB des del web i obrir-lo directament.
3. Visualitzar la proteïna:
   • La proteïna es mostrarà a la finestra de visualització.
4. Identificar el centre actiu:
   • Similar a Chimera, selecciona els residus que formen el centre actiu.
5. Seleccionar residus:
   • Per exemple, per seleccionar residus histidínics:

     select :HIS

6. Calcular el centre de massa:
   • Utilitza el comandament per mesurar el centre:

     measure center sel

   • Les coordenades del centre de massa es mostraran a la finestra de sortida.
7. Definir la caixa de cerca:
   • Per crear una caixa de cerca, pots utilitzar:

     volume #0 show true center <x> <y> <z> size <size_x> <size_y> <size_z>

   • Substitueix <x>, <y>, <z> amb les coordenades del centre calculades i <size_x>, <size_y>, <size_z> amb les dimensions desitjades.
8. Exportar coordenades:
   • Anota les coordenades i dimensions per al fitxer config.txt d’AutoDock Vina.

Ambdues eines, Chimera i ChimeraX, són molt útils per calcular el centre actiu i definir caixes de cerca per al docking. Assegura’t de revisar la informació disponible sobre el complex proteïna-ligand per identificar correctament la regió d’interès.

Residus centre actiu: 4EY6-ARG165; 4EY7-ASP74

https://pdfs.semanticscholar.org/1212/e510a6f3c4392edaf8f42f6f41e1c7547f5f.pdf

Cheung J, Rudolph MJ, Burshteyn F, Cassidy MS, Gary EN, Love J, et al. (2012) Structures of human acetylcholinesterase in complex with pharmacologically important ligands. Journal of medicinal chemistry 55: 10282–10286.

GOOGLE COLAB:

# Step 1: Upload the MGLTools tarball
from google.colab import files

uploaded = files.upload()

# Step 2: Extract the uploaded MGLTools tarball
!tar -xvzf mgltools_x86_64Linux2_1.5.7p1.tar.gz

# Step 3: Set up environment variables
import os
os.environ["PATH"] += ":/content/mgltools_x86_64Linux2/bin"

# Step 4: Upload your PDB file (receptor)
uploaded_receptor = files.upload()

# Step 5: Get the uploaded receptor PDB file name
receptor_file = next(iter(uploaded_receptor))

# Step 6: Convert the receptor PDB to PDBQT format
!prepare_receptor4.py -r {receptor_file} -o receptor.pdbqt

# Step 7: Upload your ligand file
uploaded_ligand = files.upload()

# Step 8: Get the uploaded ligand file name
ligand_file = next(iter(uploaded_ligand))

# Step 9: Identify the ligand format and convert it to PDBQT
# Convert ligand to PDBQT
ligand_format = ligand_file.split('.')[-1]  # Get the file extension

# Define output PDBQT file name
ligand_pdbqt = 'ligand.pdbqt'

if ligand_format.lower() == 'pdb':
    # If the ligand is in PDB format, convert directly to PDBQT
    !prepare_ligand4.py -l {ligand_file} -o {ligand_pdbqt} -pH 7.4
elif ligand_format.lower() == 'mol2':
    # If the ligand is in MOL2 format, convert using Open Babel
    !obabel {ligand_file} -O temp.pdb
    !prepare_ligand4.py -l temp.pdb -o {ligand_pdbqt} -pH 7.4
elif ligand_format.lower() == 'sdf':
    # If the ligand is in SDF format, convert using Open Babel
    !obabel {ligand_file} -O temp.pdb
    !prepare_ligand4.py -l temp.pdb -o {ligand_pdbqt} -pH 7.4
else:
    print(f"Error: Unsupported ligand format: {ligand_format}. Please upload PDB, MOL2, or SDF format.")

# Step 10: Install AutoDock Vina
!apt-get install -y autodock-vina

# Step 11: Create the docking configuration file
with open('config.txt', 'w') as f:
    f.write("""
    center_x = 20.0  # Adjust as needed
    center_y = 20.0  # Adjust as needed
    center_z = 20.0  # Adjust as needed
    size_x = 30.0    # Adjust as needed
    size_y = 30.0    # Adjust as needed
    size_z = 30.0    # Adjust as needed
    """)

# Step 12: Run AutoDock Vina
os.system(f'vina --receptor receptor.pdbqt --ligand {ligand_pdbqt} --config config.txt --out results.pdbqt --log log.txt')

# Step 13: Download docking results and log
files.download('results.pdbqt')
files.download('log.txt')