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在上篇中,我们梳理完靶点结构筛选、配体预处理等前期核心操作,做好这些是对接顺利开展的前提。而一套可靠的分子对接体系,还需完成方案验证、结果重打分、可视化分析与结果解读等工作,下面就逐一展开。
1. 将已知分子的对接结果与实验数据对比,完成对接方案验证
方案验证是极为关键却常被忽略的步骤。若目标结合口袋存在共结晶配体,需对该配体重对接,检验能否复现实验测得的结合构象,以此完成整套对接方案的验证。若暂无已结合配体的相关报道,则建议从文献中收集若干靶向该受体、且已测定实验结合亲和力的小分子。完成这批分子的对接计算后,对结果进行亲和力排序,判断当前对接参数能否还原实验亲和力的相对强弱顺序。
当研究全新骨架化合物时,很难直接判定哪一组对接构象更贴合真实生理结合状态。针对这类场景,建议筛选至少2–3种差异较大的优势构象,再通过分子动力学模拟结合MM-GBSA、MM-PBSA、FEP等自由能计算方法评估结合亲和力。点击了解FEP如何指导全新骨架挖掘。
2. 采用独立打分方法对配体重新打分,保障结果可靠性
对接打分仅为真实结合常数的估算值,它基于配体与受体间的非共价相互作用,通常忽略结合过程中的熵变贡献。因此,必须采用一套独立打分函数开展重打分,以此保证结果可信。对接后的校正手段包括:
1. 评估溶剂带来的影响。溶剂会与配体形成特异性相互作用,在配体结合过程中起到关键作用。静电相互作用的强弱取决于溶剂的介电屏蔽效应。部分对接算法会纳入溶剂效应,另有部分算法则完全忽略。若所用对接程序未考虑溶剂效应,在打分中补充溶剂化校正项能够提升计算准确度。MM-GBSA与MM-PBSA是业内经典的重打分方法,该类方法基于隐式溶剂模型对气相能量进行溶剂化校正
2. 共识打分策略。即选取对接初筛得到的优势苗头分子(top hit),采用多种不同打分算法分别重打分,该策略可有效提升预测精度。多套打分榜单中均排名靠前的分子,可被筛选出来开展后续深入研究。
3. 计算结合绝对自由能或相对自由能。自由能微扰(FEP)计算遵循严谨的热力学原理,可定量测算分子游离状态与受体结合复合物在溶剂环境下的自由能差值。
3. 原子展示规范与绘图标准
除使用高精度重打分方法外,还需直观检视对接构象,判断蛋白与配体之间是否存在显著相互作用,包括氢键、盐桥、水分子介导的相互作用、阳离子-π作用以及π-π堆积作用。
并且,分析结果需要面向各类读者展示,因此受体与配体原子需采用区分度明显的配色方案,同时清晰标注图例。所有对接结果图需保持绘图规范统一,结合构象的摆放角度应能清晰呈现分子间相互作用。点击了解分子可视化利器PyMOL。
若条件允许,建议将理论设计分子与已知活性分子的对接结果同步分析讨论,以此提升研究结论的可信度。
4. 从生物学与化学视角阐释计算结果
分子对接及其他计算模拟研究得出的结果,旨在为实验研究提供思路,或是为已观测到的生物学现象补充更深层次的机理阐释。在与实验人员沟通结果的过程中,需尽可能清晰地解释每一项打分数值对应的生理学意义。此外,可将新设计分子的打分与上市药物、参比分子做对比说明。借助这种参照方式,能让结果具备一定的参照背景,表述更加直观易懂。
5. 数据共享准则
在计算科学领域,公开数据与研究方法便于同行验证结论,进一步拓展研究的应用边界。FAIR准则(即可发现性Findability、可访问性Accessibility、互操作性Interoperability、可复用性Reusability)于2016年发布,用于规范科研数据的管理与共享。
综上所述,分子对接是一种强大的计算技术,使用得当可极大辅助实验研究。先通过对接筛选潜在苗头分子,再由实验人员验证该化合物的生物活性,以此才能通过计算模拟稳定产出高质量的候选药物分子。
参考资料
1.Martis, Elvis A F, and Stéphane Téletchéa. “Ten quick tips to perform meaningful and reproducible molecular docking calculations.” PLoS computational biology vol. 21,5 e1013030. 9 May. 2025, doi:10.1371/journal.pcbi.1013030
2.https://www.schrodinger.com/life-science/learn/white-papers/docking-and-scoring/

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