榴莲忘返 2014
一、 导读
蛋白质与配体的相互作用研究，一直是药物设计和生物化学研究的热点。而分子对接模拟作为一种强大的工具，能够预测小分子与生物大分子的结合模式，为药物研发提供重要的理论指导。然而，对于很多初学者来说，分子对接软件的安装和使用却是一道难以逾越的鸿沟。
本文将详细介绍 AutoDock Vina 和 AutoDock Tools 的安装步骤，并结合作者的实际使用经验，分享 实用的操作技巧 和 常见错误的解决方案。无论你是 Mac 用户还是 Windows 用户，都能在本篇文章中找到适合你的安装方法。
阅读完本文，你将能够：
掌握 AutoDock Vina 和 AutoDock Tools 的安装方法 了解分子对接的基本流程和操作步骤 熟悉 AutoDock Vina 的常用参数设置 解决 AutoDock Tools 使用过程中遇到的常见问题
继续阅读本文，开启你的分子对接之旅吧！
二、 使用环境
Mac 环境 型号：Apple M2 MacBook 操作系统： macOS Sonoma 14.5 内存： 16 GB Windows 环境 操作系统： Windows 10 Pro (64 bit) 处理器： 11th Gen Intel(R) Core(TM) i7-1165G7 @ 2.80GHz 2.80 GHz 内存： 16 GB
三、 AutoDock Vina 在 Mac 上的安装
在 macOS 系统上，我们可以借助 Homebrew 包管理器安装 AutoDock Vina。
使用 Homebrew 安装
在开始安装 AutoDock Vina 之前，我们需要先安装一些必要的依赖库和工具：
安装 boost 库
boost 库是 AutoDock Vina 编译所需的 C++ 库，可以使用以下命令安装：
brew install boost安装 wget 工具
wget 是一个用于从网络下载文件的命令行工具，我们将使用它来下载 AutoDock Vina 安装包：
brew install wget安装 git 工具
git 是一个版本控制工具，很多开源项目都托管在 git 仓库中，我们需要使用 git 来下载 AutoDock Vina 源码：
brew install git
下载并安装 AutoDock Vina 1.2.3
完成依赖项安装后，我们就可以开始下载和安装 AutoDock Vina 了：
下载安装包
使用以下命令下载 AutoDock Vina 1.2.3 版本的 macOS arm64 安装包：
wget https://github.com/ccsb-scripps/AutoDock-Vina/releases/download/v1.2.3/vina_1.2.3_macos_arm64重命名安装包
为了方便起见，我们将下载的安装包重命名为
vina：mv vina_1.2.3_macos_arm64 vina赋予执行权限
使用
chmod命令赋予vina文件执行权限：chmod +x vina移动安装目录
为了方便调用 AutoDock Vina，我们将
vina文件移动到/opt/homebrew/bin目录下（该目录通常已添加到系统环境变量中）：mv vina /opt/homebrew/bin验证安装
使用
which命令检查vina命令是否在系统路径中：which vina如果安装成功，终端会输出
/opt/homebrew/bin/vina。
测试 AutoDock Vina
为了确保 AutoDock Vina 安装成功并能正常运行，我们可以执行以下测试：
运行 vina 命令
在终端中输入
vina命令并回车：vina检查输出信息
如果 AutoDock Vina 能够正常运行，终端会输出 AutoDock Vina 的版本信息、使用说明以及可用的命令行选项等信息，部分输出内容如下：
AutoDock Vina v1.2.3-22-gb5f8dc1-mod
#################################################
# If you used AutoDock Vina in your work, please cite: #
# #
# J. Eberhardt, D. Santos-Martins, A. F. Tillack, and S. Forli #
# AutoDock Vina 1.2.0: New Docking Methods, Expanded Force #
# Field, and Python Bindings, J. Chem. Inf. Model. (2021) #
# DOI 10.1021/acs.jcim.1c00203 #
# #
# O. Trott, A. J. Olson, #
# AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking #
# with a new scoring function, efficient optimization and #
# multithreading, J. Comp. Chem. (2010) #
# DOI 10.1002/jcc.21334 #
# #
# Please see https://github.com/ccsb-scripps/AutoDock-Vina for #
# more information. #
#################################################
#
#
#Input:
# --receptor arg rigid part of the receptor (PDBQT)
# --flex arg flexible side chains, if any (PDBQT)
# --ligand arg ligand (PDBQT)
# --batch arg batch ligand (PDBQT)
# --scoring arg (=vina) scoring function (ad4, vina or vinardo)
# ...AutoDock Vina 的命令行选项通常以
vina --###的形式使用。在后续的步骤中，我们将使用 AutoDock Tools 创建输入文件，并使用vina命令执行实际的分子对接计算。
四、 AutoDock Tools 在 Windows 上的安装
AutoDock Tools (ADT) 在进行分子对接模拟前，用于准备所需的输入文件。虽然有像 Rosetta 这样的替代方案，但 Apple silicon 的 Mac 似乎不支持 ADT。虽然可以使用 Docker 运行 Linux 版的 ADT，但这会带来额外的复杂性和潜在的错误。因此，建议使用更直接的 Windows 版本。
下载 AutoDock Tools 安装包
推荐版本： 1.5.6 下载地址： https://ccsb.scripps.edu/mgltools/downloads/[1]
请注意，虽然有更新的版本，但为了避免潜在的错误，建议使用版本 1.5.6。
安装 AutoDock Tools
下载完成后，双击安装包，按照提示完成安装过程即可。
五、分子对接模拟的操作步骤
进行计算需要以下文件：
配体 pdbqt 文件 受体（柔性/刚性）pdbqt 文件 输入参数文件 (input.txt)
5.1 创建配体 pdbqt 文件
使用 Avogadro 构建配体结构并优化。 将优化后的结构保存为 PDB 文件。 在 ADT 中打开保存的 PDB 文件 (Ligand > Input > open)。 选择根原子 (Ligand > Torsion Tree > Detect Root)。 将文件保存为 pdbqt 格式 (Ligand > Output > Save as PDBQT)，命名为 ligand.pdbqt。
5.2 创建受体（柔性和刚性）pdbqt 文件
准备蛋白质 PDB 文件。 在 ADT 中打开 PDB 文件 (File > open)。 添加氢原子 (Edit > Hydrogen > Add)。 保存文件 (File > save > Write PDB)。 关闭当前文件，从左侧栏中删除蛋白质。 打开 pdbqt 文件 (Grid > Macromolecule > Open)。 关闭弹窗，将文件保存为 pdbqt 格式。 关闭当前文件，从左侧栏中删除蛋白质。 打开 pdbqt 文件 (Flexible Residues > Input > Open Macromolecule)。 在左侧栏中选择需要设置为柔性的氨基酸残基（数量过多会增加计算成本）。 确认选择 (Flexible Residues > Choose Torsions in …)。 保存柔性残基文件 (Flexible Residues > Output > Save Flexible)，命名为 receptor_flex.pdbqt。 保存刚性残基文件 (Flexible Residues > Output > Save Rigid)，命名为 receptor_rig.pdbqt。
5.3 创建 Grid box
设置 Grid box 大小和位置 (Grid > Grid Box)。 建议 Spacing 值为 1Å，并确保 Grid box 包含了想要进行对接的区域。
5.4 创建 Input 文件
创建一个文本文件，例如 input.txt，并写入以下参数信息：
receptor = receptor_rig.pdbqt
flex = receptor_flex.pdbqt
ligand = ligand.pdbqt
out = output.pdbqt
center_x = 3.775
center_y = 75.083
center_z = 48.817
size_x = 40
size_y = 40
size_z = 40
cpu = 8
exhaustiveness = 8
num_modes = 20
energy_range = 3
参数说明：
receptor: 刚性受体 pdbqt 文件路径。flex: 柔性残基 pdbqt 文件路径。ligand: 配体 pdbqt 文件路径。out: 输出文件路径 (可选，默认输出为 ligand_out.pdbqt)。center_x,center_y,center_z: Grid box 中心坐标。size_x,size_y,size_z: Grid box 尺寸。cpu: 使用的 CPU 核心数。exhaustiveness: 搜索的穷举程度，值越大搜索越全面，计算时间越长。num_modes: 生成的结合模式数量。energy_range: 最佳结合模式和最差结合模式之间的最大能量差 (kcal/mol)。
5.5 运行 AutoDock Vina
在准备好所有输入文件后，就可以开始执行 Vina 进行对接计算了。
首先，确保 ligand.pdbqt , receptor_flex.pdbqt , receptor_rig.pdbqt , input.txt 这几个文件都保存在同一目录下，例如 /Users/[用户名]/。
然后，打开终端，进入到该目录，执行以下命令：
vina --config input.txt
这条命令会根据 input.txt 文件中指定的参数运行 Vina。
程序运行过程中，终端会实时显示计算进度和相关信息。建议复制并保存这些信息，以便日后分析。
计算完成后，会在当前目录下生成一个名为 output.pdbqt 的文件，其中包含了 Vina 找到的最佳对接结果。可以使用 Pymol 等可视化软件打开 output.pdbqt 和 receptor_rig.pdbqt 文件，查看配体与受体的对接构象。
Bug
问题描述: 使用 ADT 1.5.7 版本创建受体 pdbqt 文件时, 有时会在进行 "Flexible Residues > Choose Torsions in …" 操作时出现错误。
解决方案: 降低 ADT 版本至 1.5.6。 该问题在 ADT 1.5.7 版本中出现过几次，但通过降低版本至 1.5.6 后，就没有再出现类似问题 。
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参考资料
https://ccsb.scripps.edu/mgltools/downloads/: https://ccsb.scripps.edu/mgltools/downloads/
