Mari Belajar Molecular Docking!

TUTORIAL DOCKING



-  Bahan

Bahan merupakan data struktur X-Ray kompleks protein yang diunduh dari protein data base (www.pdb.org) dengan kode akses EQC serta koleksi data base ligan (small molecule) yang akan berfungsi sebagai inhibitor.

-  Alat
Peralatan yang digunakan yaitu perangkat keras berupa Notebook dengan spesifikasi processor Pentium Dual-Core 1,6 GHz dengan RAM 1Gb. S, flashdisk 2 G dan perangkat lunak berupa program ChemDraw, ChemDraw 3D, OpenBabeIGUI untuk menggambar senyawa ligan dan konversi ke dalam bentuk format *.pdb,  PyMOL dan Discovery Studio Visualizer 1.5 untuk menampilkan struktur 3D protein, dan menggunakan Autodock Tools, Autodock Vina dan Autodock4 untuk molecular docking.

ü  Docking menggunakan Autodock4

• Persiapan ligan

Pada tahap persiapan ligan dengan tahapan sebagai berikut:

1. Menggambar struktur 2D senyawa menggunakan program ChemDraw 2D
2. Kemudian diubah menjadi bentuk 3D dengan menggunakan software ChemDraw 3D lalu save ke dalam format *.mol
3. Buka software OpenBabeIGUI. (didownload dari http://OpenBabel.sourforge.net)
4. Ubah format *.mol ke dalam bentuk format *.pdb
5. Dibuka program Autodock Tools
6. Kemudian Klik Ligand → Input → Open kemudian pilih file *.pdb (misal nama ligan A.pdb).
7. Klik Edit → Hydrogen → add, kemudian pilih Polar Only, pilih noBonderOrder (for pdb file) pada Methods dan pilih yes pada Renumber atoms to include hydrogens.
8. Klik Ok.
9. Klik Ligand → Torsion Tree → Chose Torsion kemudian Klik Done.

10.  Klik Ligand → Torsion Tree → Set Number of Torsion kemudian Klik Dismiss.
11.  Kemudian Klik Ligand → Output → Save as PDBQT.

• Persiapan makromolekul

Pada tahap persiapan makromolekul dilakukan menggunakan program Autodock Tools. Protein yang digunakan diperoleh dari hasil pemodelan pada tahap penelitian sebelumnya. Tahapan persiapan makromolekul dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

1. Klik File → Read Molecule kemudian pilih file pdb struktur protein dari hasil pemodelan pada penelitian sebelumnya.
2. Klik Edit → Hydrogens → Add kemudian dipilih All Hydrogens, noBondOrder pada Method dan pilih Yes pada Renumber atoms to include kemudian Klik OK.
3. Klik Edit → Hydrogens → Merge Nonpolar.
4. Klik Grid → Macromolecule → Choose dipilih protein yang akan di docking.
5. Kemudian program akan menginstruksikan untuk menyimpan file pdbqt struktur protein.

• Autogrid

Tahap Autogrid merupakan tahapan penentuan parameter yang digunakan untuk docking yang meliputi ukuran grid box dan posisi grid box. Tahapan Autogrid dilakukan sebagai berikut :

1. Klik Grid → Grid Box kemudian dipilih number of point in X, Y dan Z sesuai dengan ukuran sisi aktif protein, Spacing (angstrom) 1.000, dan diletakkan Center Grid Box untuk x centre, y centre, dan z centre pada sisi aktif makromolekul.
2. Kemudian Klik File → Close Saving Current.
3. Kemudian Klik Grid → Output → Save GPF.
4. Klik Grid → Edit GPF→ OK.
5. Klik Run (pada start program) → ketik cmd.exe → OK.
6. Dituliskan pada layar script yang bertujuan untuk masuk ke folder yang berisi file bentuk GPF, ligan  dan makromolekul dalam bentuk pdbqt dengan script :

cd (spasi)[nama file][enter]
dir [enter]

1. Kemudian tahap autogrid dilakukan dengan script sebagai berikut:

Autogrid4(spasi)–p(spasi)[nama file].gpf(spasi)–l(spasi)[nama file].glg(spasi)&[enter]

• Autodock

Pada tahap Autodock merupakan proses docking yang dilakukan dengan tahapan sebagai berikut :

1. Klik Docking → Macromolecule → Set Rigid File Name kemudian dipilih file macromolecule.
2. Klik Docking → Ligand → Chose kemudian dipilih ligan.
3. Klik Docking → Search Parameters → Genetic Algorithm → Accept.
4. Klik Docking → Docking Parameters → Accept.
5. Klik Docking → Output → Lamarckian GA (42) kemudian save file DPF.
6. Klik Edit DPF → Ok.
7. Kemudian tahap running docking dilakukan dengan menulis script sebagai berikut :

Autodock4(spasi)–p(spasi)[nama file].dpf(spasi)–l(spasi)[nama file].dlg(spasi)&[enter]

ü  Docking menggunakan Autodock vina

• Persiapan ligan

Pada tahap persiapan ligan dilakukan menggunakan program Autodock Tools. Ligan yang digunakan diperoleh dari data base ligan (small molecule). Tahapan persiapan ligan dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

1. Dibuka program Autodock Tools
2. Klik Ligand → Input → Open kemudian pilih file .pdb
3. Klik Edit → Hydrogens → add, kemudian dipilih Polar Only, dipilih noBonderOrder (for pdb file) pada Method dan pilih yes pada Renumber atoms to include hydrogens.
4. Klik Ok.
5. Klik Ligand → Torsion Tree → Chose Torsion kemudian Klik Done.
6. Klik Ligand → Torsion Tree → Set Number of Torsion kemudian Klik Dismiss.
7. Klik Ligand → Output → Save as PDBQT.

• Persiapan makromolekul

Pada tahap persiapan makromolekul dilakukan menggunakan program Autodock Tools. Protein yang digunakan diperoleh dari hasil pemodelan pada tahap penelitian sebelumnya. Tahapan persiapan makromolekul dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

1. Klik File → Read Molecule kemudian pilih file pdb struktur protein dari hasil pemodelan pada penelitian sebelumnya.
2. Klik Edit → Hydrogens →Add kemudian dipilih All Hydrogens, noBondOrder pada Method dan dipilih Yes pada Renumber atoms to include kemudian Klik OK.
3. Klik Edit → hydrogens →Merge Nonpolar.
4. Klik Grid → Macromolecule→ Choose dipilih protein yang akan di docking.
5. Kemudian program akan menginstruksikan untuk menyimpan file pdbqt struktur protein yang telah dipilih.

• Persiapan parameter grid

Tahap Autogrid merupakan tahapan penentuan parameter yang digunakan untuk docking yang meliputi ukuran grid box dan posisi grid box. Tahapan Autogrid dilakukan sebagai berikut :

1. Klik Grid → Grid Box kemudian dipilih number of point in x, y dan z sesuai dengan ukuran sisi aktif protein, Spacing (angstrom) 1.000, dan Center Grid Box untuk X, Y, dan Z pada sisi aktif makromolekul.
2. Kemudian dicatat ukuran Grid Box X, Y, Z dan Center Grid Box untuk x center, y center, dan z center .
3. Kemudian dibuat file txt dengan menggunakan notepad yang berisi data sebagai berikut :

receptor = [nama file].pdbqt
ligand = [nama file].pdbqt

out = all.pdbqt

center_x = [diisi dengan angka]
center_y = [diisi dengan angka]
center_z = [diisi dengan angka]

size_x = [diisi dengan angka]
size_y = [diisi dengan angka]
size_z = [diisi dengan angka]

• Docking Autodock vina

Docking Autodock vina dilakukan dengan menggunakan script sebagai berikut :
“\Program Files\The Scripps Research Institute\Vina\vina.exe”(spasi)--config(spasi)[nama file].txt(spasi)--log(spasi)[nama file]_out.log(spasi)&[enter]

• Analisis hasil docking

Analisis dilakukan dengan menggunakan program Autodock Tools untuk mengetahui interaksi ligan denga sisi aktif protein serta untuk menganalisis energy binding dari hasil docking menggunakan Autodock4 dan vina.

Sumber: netsains.com

Posted in: sains