上一篇我们已经知道当前 Tarceva analog 最大的不确定性不在 quinazoline core而在新加入的柔性 side chain。因此这一次 Docking 的目标并不是让整个分子重新寻找结合模式而是尽量保留已经比较可靠的 quinazoline 结合方式同时探索外围侧链可能采取的不同构象。这正是Template-Based Docking的用途。1. Template Docking 和普通 Docking 有什么区别Template Docking 可以利用一个已有 ligand 的共同 substructure 或 core 来指导新的 ligand 放置。基本逻辑是定义 template 中的共同子结构↓在 input ligand 中找到对应原子↓将匹配原子叠合到 template 上↓其余部分继续进行构象搜索和优化并且input ligand 除了被匹配的部分之外其他结构不需要和 template 完全相同。对当前案例来说这个共同核心就是quinazoline scaffold也就是说核心尽量不乱动重点探索新 side chain。2. 为什么 Tarceva 案例特别适合这种方法前面的设计已经证明modified ligand 和原始 Tarceva 的 quinazoline core 基本保持在相同位置。因此我们已经有理由把这个部分当作一个较可靠的结构锚点。而新加入的linker NH₃⁺具有明显柔性。MOE 教程明确提出可以通过 template-forced self-docking 来研究这种柔性template 和 input molecule 甚至可以使用同一个分子然后对外围区域进行 conformational search再叠合回 template并在口袋中 refinement。这个思路可以简单理解成锁住“我比较相信的部分”重新搜索“我不确定的部分”3. 在 MOE 中切换到 Template Docking前面已经打开Compute → DockDock Panel 默认是 General Scenario。现在点击Template切换到 Template-based Docking。在当前体系中MOE 默认使用窗口中的 receptor并且 receptor 中会包含 solvent atoms。这个教程保留了 bridging water因此这里不需要修改 receptor 设置。同时当前 ligand atoms 会默认用于定义 docking site。4. 定义真正需要“固定”的核心切换到 Template 页面后默认 Template 是当前 ligandQuery 默认使用Selected Atoms接下来切换到Substructure然后打开Footer → 2D显示 2D Ligand Overlay。在二维结构中框选quinazoline scaffold作为 template query。这一步是整个方法的关键。因为你实际上是在告诉 MOE后面的 pose 可以变化但这一块要尽量按照已知结合方式来放。Template Core Quinazoline Scaffold5. 为什么不是把整个 ligand 都设为 Template如果整个 ligand 都被严格限制那就失去了探索新 side chain 构象的意义。而如果完全不加约束又可能导致整个分子出现与已知晶体结合模式差异很大的 pose。因此当前的策略实际上是在两者之间取一个平衡保留核心 binding mode同时允许外围柔性部分重新采样这正是本案例想解决的问题。6. 开始 Docking设置完成后点击RunMOE 会提示在 docking 过程中忽略原始 Tarceva atoms点击Yes开始计算。随后新的 structures 会在 MOE window 中进行 docking 和 refinement最终 poses 被写入 MOE database的MDB文件中。虽然最终可能找到少于 5 个 distinct poses。这里不要把“pose 越多越好”当作目标。当前最重要的是这些 pose 是否提供了合理、可解释的侧链构象。7. 怎么查看不同 Docking Pose计算结束后在 Database Viewer 中打开File → Browse进入 Database Browser。然后在Pocket → Options勾选Pocket: Enable这样浏览不同 ligand pose 时附近 receptor residues 也会一起显示。之后使用 Database Browser 中的箭头逐个查看不同 docking poses。8. Docking 结果告诉了我们什么这个案例中一个很明显的结果是quinazoline scaffold 在不同 pose 中基本保持在相似位置。真正发生明显变化的是外围 flexible chain。不同 pose 中末端 NH₃⁺ 可以形成不同的相互作用例如与Asp776 sidechain或与Leu694 backbone形成 H-bond。这正好回答了上一篇留下的问题NH₃⁺ 并不是只有一种唯一合理的朝向。而是在保留 quinazoline core 的同时柔性链可以采取不同构象从而接触不同的受体区域。9. 这一步最大的价值是什么Template Docking 并不是简单给我们一个“更低的 Docking Score”。它真正让我们看到的是同一个设计假设可能对应多个合理三维构象。因此在 SBDD 中我们不应该只盯着一个手工摆出来的漂亮结构。更合理的判断方式是核心结合模式是否稳定柔性区域有没有多个合理 pose关键新相互作用是否在多个 pose 中都能出现如果一个设计只有在非常特殊的一种构象下才能成立那么这个设计假设就应该更加谨慎。10. 本篇小结通过 Template-Based Docking我们没有重新推翻 Tarceva 已知的结合模式而是利用 quinazoline scaffold 作为结构锚点重点探索新加入 side chain 的构象空间。最终可以看到核心基本保持稳定而NH₃⁺ flexible chain 可以访问 Asp776、Leu694 等不同区域。这一步让我们的设计从“我手工摆出了一个合理构象”进一步变成“这个结构在一定构象搜索范围内仍然存在多种合理结合方式。”接下来就会遇到另一个很实际的问题如果一次 Docking 产生了很多 pose我们怎么快速判断哪些结果真正保留了关键相互作用下一篇MOE基于结构的药物设计十三Pharmacophore Constraints——如何让Docking保留关键蛋白–配体相互作用 # MOE基于结构的药物设计（十二）：Template-Based Docking——如何固定可靠核心，只探索柔性侧链？
上一篇我们已经知道当前 Tarceva analog 最大的不确定性不在 quinazoline core而在新加入的柔性 side chain。因此这一次 Docking 的目标并不是让整个分子重新寻找结合模式而是尽量保留已经比较可靠的 quinazoline 结合方式同时探索外围侧链可能采取的不同构象。这正是Template-Based Docking的用途。1. Template Docking 和普通 Docking 有什么区别Template Docking 可以利用一个已有 ligand 的共同 substructure 或 core 来指导新的 ligand 放置。基本逻辑是定义 template 中的共同子结构↓在 input ligand 中找到对应原子↓将匹配原子叠合到 template 上↓其余部分继续进行构象搜索和优化并且input ligand 除了被匹配的部分之外其他结构不需要和 template 完全相同。对当前案例来说这个共同核心就是quinazoline scaffold也就是说核心尽量不乱动重点探索新 side chain。2. 为什么 Tarceva 案例特别适合这种方法前面的设计已经证明modified ligand 和原始 Tarceva 的 quinazoline core 基本保持在相同位置。因此我们已经有理由把这个部分当作一个较可靠的结构锚点。而新加入的linker NH₃⁺具有明显柔性。MOE 教程明确提出可以通过 template-forced self-docking 来研究这种柔性template 和 input molecule 甚至可以使用同一个分子然后对外围区域进行 conformational search再叠合回 template并在口袋中 refinement。这个思路可以简单理解成锁住“我比较相信的部分”重新搜索“我不确定的部分”3. 在 MOE 中切换到 Template Docking前面已经打开Compute → DockDock Panel 默认是 General Scenario。现在点击Template切换到 Template-based Docking。在当前体系中MOE 默认使用窗口中的 receptor并且 receptor 中会包含 solvent atoms。这个教程保留了 bridging water因此这里不需要修改 receptor 设置。同时当前 ligand atoms 会默认用于定义 docking site。4. 定义真正需要“固定”的核心切换到 Template 页面后默认 Template 是当前 ligandQuery 默认使用Selected Atoms接下来切换到Substructure然后打开Footer → 2D显示 2D Ligand Overlay。在二维结构中框选quinazoline scaffold作为 template query。这一步是整个方法的关键。因为你实际上是在告诉 MOE后面的 pose 可以变化但这一块要尽量按照已知结合方式来放。Template Core Quinazoline Scaffold5. 为什么不是把整个 ligand 都设为 Template如果整个 ligand 都被严格限制那就失去了探索新 side chain 构象的意义。而如果完全不加约束又可能导致整个分子出现与已知晶体结合模式差异很大的 pose。因此当前的策略实际上是在两者之间取一个平衡保留核心 binding mode同时允许外围柔性部分重新采样这正是本案例想解决的问题。6. 开始 Docking设置完成后点击RunMOE 会提示在 docking 过程中忽略原始 Tarceva atoms点击Yes开始计算。随后新的 structures 会在 MOE window 中进行 docking 和 refinement最终 poses 被写入 MOE database的MDB文件中。虽然最终可能找到少于 5 个 distinct poses。这里不要把“pose 越多越好”当作目标。当前最重要的是这些 pose 是否提供了合理、可解释的侧链构象。7. 怎么查看不同 Docking Pose计算结束后在 Database Viewer 中打开File → Browse进入 Database Browser。然后在Pocket → Options勾选Pocket: Enable这样浏览不同 ligand pose 时附近 receptor residues 也会一起显示。之后使用 Database Browser 中的箭头逐个查看不同 docking poses。8. Docking 结果告诉了我们什么这个案例中一个很明显的结果是quinazoline scaffold 在不同 pose 中基本保持在相似位置。真正发生明显变化的是外围 flexible chain。不同 pose 中末端 NH₃⁺ 可以形成不同的相互作用例如与Asp776 sidechain或与Leu694 backbone形成 H-bond。这正好回答了上一篇留下的问题NH₃⁺ 并不是只有一种唯一合理的朝向。而是在保留 quinazoline core 的同时柔性链可以采取不同构象从而接触不同的受体区域。9. 这一步最大的价值是什么Template Docking 并不是简单给我们一个“更低的 Docking Score”。它真正让我们看到的是同一个设计假设可能对应多个合理三维构象。因此在 SBDD 中我们不应该只盯着一个手工摆出来的漂亮结构。更合理的判断方式是核心结合模式是否稳定柔性区域有没有多个合理 pose关键新相互作用是否在多个 pose 中都能出现如果一个设计只有在非常特殊的一种构象下才能成立那么这个设计假设就应该更加谨慎。10. 本篇小结通过 Template-Based Docking我们没有重新推翻 Tarceva 已知的结合模式而是利用 quinazoline scaffold 作为结构锚点重点探索新加入 side chain 的构象空间。最终可以看到核心基本保持稳定而NH₃⁺ flexible chain 可以访问 Asp776、Leu694 等不同区域。这一步让我们的设计从“我手工摆出了一个合理构象”进一步变成“这个结构在一定构象搜索范围内仍然存在多种合理结合方式。”接下来就会遇到另一个很实际的问题如果一次 Docking 产生了很多 pose我们怎么快速判断哪些结果真正保留了关键相互作用下一篇MOE基于结构的药物设计十三Pharmacophore Constraints——如何让Docking保留关键蛋白–配体相互作用