Ćwiczenie: Dokowanie Ligandów

Ćwiczenie: Dokowanie Ligandów

Celem ćwiczenia jest zbadanie sposobów wiązania się carazololu (typowego antagonisty receptorów adrenergicznych) do receptora β₂-adrenergiczneg z zastosowaniem programu AutoDock. Receptory adrenergiczne, podobnie jak rodopsyna, należą do rodziny A receptorów GPCR. Receptory te zlokalizowane są w dużej liczbie tkanek i narządów człowieka, między innymi w centralnym układzie nerwowym, wątrobie, trzustce, nerkach, płytkach krwi i w oku. Typowymi endogennymi ligandami tych białek są hormony, takie jak adrenalina (epinefryna) oraz noradrenalina (norepinefryna). Receptory adrenergiczne biorą udział w kaskadach sygnalizacyjnych: regulujących poziom ciśnienia tętniczego, odpowiadających za częstość skurczów serca, wpływających na funkcje oddechowe oraz mobilizację organizmu do obrony. Receptory adrenergiczne dzielimy na dwa typy α i β. Ponadto w każdej z rodzin, występuje kilka podtypów danego receptora, które różnią się między sobą lokalizacją w organizmie, selektywnością w wiązaniu ligandów, a także sposobem przekazywania sygnału przez białka G.

Poniższe ćwiczenie pokazuje od strony praktycznej jak do miejsca wiążącego białka można zadokować ligand korzystając z progarmu AutoDock oraz pakietu ADT (AutoDockTools):

Przygotowanie receptora oraz liganda.

Strukturę receptora pobrać można z bazy PDB (ang. Protein Data Bank), PDB ID: 2RH1. W pobranym pliku 2RH1.pdb oprócz innych cząsteczek zapisana jest struktura przestrzenna receptora β₂-adrenergicznego.

1. Strukturę samego receptora należy zachować w osobnym pliku receptor.pdb (reszty od ASP29 do LEU342)
2. Współrzedne liganda do pobrania: receptor

Instalacja programu AutoDock oraz ADT (AutoDockTools).

1. Program AutoDock należy pobrać ze strony: http://autodock.scripps.edu/downloads a następnie zainstalować go zgodnie z instrukcją
2. Program ADT należy pobrać ze strony: http://autodock.scripps.edu/downloads/resources/adt/index_html a następnie zainstalować go zgodnie z instrukcją.

Wczytanie struktury receptora i liganda.

1. Należy stworzyć folder (np.: .\dokowanie)w którym będziemy przechowywać wszystkie pliki wymagane przez program AutoDock i ADT a następnie przekopiować tam nasze dwa pliki receptor.pdb oraz ligand.pdb:
2. Uruchom program ADT umożliwiający przygotowanie wszystkich potrzebnych plików do programów autogrid4.exe oraz autodock4.exe
3. W programie ADT określ folder w którym będą przechowywane wszystkie pliki:

File > Preferences > Modify Defaults (następnie określ lokalizację stworzonego katalogu z plikami np.: C:\dokowanie)

1. Wczytaj strukturę liganda:
   • Ligand > Input > Open > ligand.pdb
2. Dodaj polarne wodory do liganda. W tym celu należy najpierw zmienić typ atomu azotu znajdującego się w sąsiedztwie grupy –OH liganda:
   • Edit > Atoms > Edit Type > (tu należy kliknąć na atom azotu i zmienić jego typ z „Npl” na „N3+”)
3. Następnie dodaj polarne wodory:
   • Edit > Hydrogens > Add > Polar Only
4. Zachowaj strukturę liganda z dodanymi wodorami:
   • File > Save > Write PDB > (zachowaj jako ligand_h.pdb)
5. Skasuj ligand:
   • Edit > Delete > Delete All Molecules
6. Wczytaj strukturę ligand z dodanymi wodorami:
   • Ligand > Input > Open > ligand_h.pdb
7. Określ wiązania ruchome liganda:
   • Ligand > Torsion Tree > Detect Root
8. Zapisz ligand w formacie *.pdbqt:
   • Ligand > Output > Save as PDBQT > ligand.pdbqt
9. Wczytanie receptora:
   • File > Read Macromolecule > receptor.pdb
10. Dodaj polarne wodory do receptora:
    • Edit > Hydrogens > Add > Polar Only
11. Następnie zapisz receptor w formacie PDBQT:
    • Flexible Residues > Chose Macromolecule > receptor.pdb
    • File > Save > Write PDBQT > receptor.pdbqt
    • Edit > Delete > Delete All Molecules