分子对接还能这样做?不要小瞧了分子对接与分子动力学模拟之间的羁绊!

学术   2024-10-18 10:01   上海  

在这个“不会团队合作就只能自己干到死”的时代,分子对接也是找了自己的另一个合作伙伴——分子动力学模拟。二者在一起会给我们带来什么样子的惊喜呢?大家不要着急,今天小云就展示给大家。

“知其然,知其所以然”是科学研究中的必要精神,生命科学的研究不仅要严谨细致,还要观察入微。了解一个现象,要看到其背后的规律,更要观察到其小分子的“暗流涌动”。在药物开发和生物医药研究的领域,精确理解分子间的相互作用是解锁治疗潜力的关键。分子对接分子动力学模拟技术,作为计算生物学的两大支柱,正逐渐成为研究者们探索生命奥秘发文的大杀器

在PubMed以"molecular docking" and "Molecular Dynamics"为检索词搜索发现今年已经发布了2740篇文章,是要远远少于以"molecular docking"为检索词的发文数量,其发文数量每年递增,拥有很大发文潜力。不仅如此,我们还发现其中涉及不同领域有不少一区的文章。说明这对“黄金搭档”效果可想而知,多数人对分子对接了解较多,但对后者了解较少,那将二者结合是出于什么目的呢?
1.分子对接的结果往往伴随着显著的不确定性。
2.分子动力学验证数据通过计算机模拟进行,这被视为一种干实验手段,它能够大致模拟蛋白质与配体之间的对接构象。
3.该技术通常依赖于服务器资源,因此在学术文章中其应用目前并不广泛。

4.这种方法还可拓展应用于生物信息学领域的药敏性分析。

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"molecular docking" and "Molecular Dynamics"检索结果

分子对接:揭示分子间的完美契合

分子对接技术通过模拟小分子(配体)与大分子(受体)之间的相互作用,预测它们的最佳结合模式。这一过程类似于锁与钥匙的关系,只有精确匹配,才能发挥预期的生物学效应。分子对接不仅有助于理解药物的作用机制,更是新药筛选和优化的重要手段。

其主要技术流程大致为:准备蛋白与配体文件—前处理—确认对接盒子—对接查看结果。分子对接结果从左往右依次为蛋白配体结合其中红色代表高亲和力结合位点,绿色代表低亲和力位点,蓝色代表水分子或溶剂与蛋白质表面的相互作用位点;中间为小配体结构;右侧为结合模式,其中结合模式中粉色代表形成静电力的氨基酸,绿色代表形成范德华力的氨基酸,红色代表形成不利影响的氨基酸。此外还得根据配体与蛋白之间结合能推测其是否有利于结合。    

此外小云还拥有多种与分子对接相关的网站,软件使用经验。拥有丰富的报错处理、结构预测、可视化经验,有问题随时咨询哦。

分子对接

分子动力学模拟:深入分子的动态世界

分子动力学模拟通过求解牛顿运动方程,预测生物分子在生理条件下的动态行为,包括结构变化、相互作用和稳定性等。这种方法为药物设计、疾病机理研究和生物材料开发提供了深入的洞察。

其主要技术流程为:准备分子结构—选择力场—能量最小化—模拟原子间相互作用查看结果。分子动力学模拟的RMSD结果左图所示,RMSD 表示不同结构同一原子的距离。蛋白质的RMSD可以揭示蛋白质在模拟过程中的构象与初始构象之间的位置变化;蛋白质和配体的RMSD的变化趋势也是判断模拟是否达到稳定的重要表征。右图则是预测结合模式。氢键用黄色虚线表示,表示键长,图中还标注了氢键的长度

分子动力学模拟

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结合应用:更全面的视角

分子对接为研究人员提供了一个起点,通过预测可能的结合方式,但要判断配体是否能稳定结合,分子动力学模拟提供了更进一步的验证。通过模拟,研究人员可以检验在实际环境中配体是否能稳定结合,这比单纯的对接过程更有说服力。此外,分子动力学模拟还可以计算绝对的结合自由能,这对于理解配体与受体之间的相互作用至关重要。

分子对接与分子动力学模拟二者单论出来都没有那么惊艳,但二者结合在一起绝对可以起到1+1>2的良好效果,现在发文,一个分析方法都得结合另一种方法,一个好汉还需要有三个帮,你的困惑烦恼来找小云帮!!!

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