補⾜足１）インストール 詳細は下記 URL に記してあるので、参照してください。 http://www.scripps.edu/~sanner/python/documentation/installationInstruction-binary -1-3alpha2.html ソースをダウンロードするためには http://www.scripps.edu/%7Esanner/python/index.html の downloads からライセンス等の承諾諾を⾏行行い、メイルでダウンロードのサイトを知 らせてもらいます。バイナリで、PC-LINUX, SGI, SUN, MacOSX, Windows のもの が⽤用意されていますが、２００５年年６⽉月６⽇日現在では、64bit 対応はおいてないよ うです。 １） Windows でのインストール ADT は Python という⾔言語で書かれているようで、まず Python の環境を⽤用意する 必要があります。 （註）Python Japan User’s Group のホームページによれば 「Python は Guido van Rossum ⽒氏による、フリーなオブジェクト指向プログラ ミング⾔言語で、英国 BBC 放送のコメディ番組「モンティ パイソン」のファンで ある Guido はこの⾔言語を「Python」と名づけた。」と書いてあります。 Python-‐‑‒2.3.3.exe をダウンロードし、c:￥PYTHON23 にインストールする。 1. complete2.3_binary_win32_comm_1-3alpha2.zip を解凍すると EXTRAS、PACKS という２つのサブホルダーが得られる。 2. PACKS ホルダーのすべてのファイルを C:¥PYTHON23¥Lib¥site-packages に移 す。 3. EXTRAS ホルダー中の DLL ホルダー内すべての dll ファイルを C:¥WINDOWS¥SYSTEM32 もしくは C:¥WINNT¥SYSTEM32 に移す。 4. EXTRAS ホルダー中の Data ホルダーを C:¥PYTHON23 ホルダーか⾃自分の working ホルダーへ移す。 5. EXTRAS ホルダー中の runPmv.pyw、runAdt.pyw 、runVision.pyw を C:¥PYTHON23 ホルダーか⾃自分の working ホルダーへ移す。 runPmv.pyw、runAdt.pyw 、runVision.pyw をダブルクリックすることで PMV、ADT、 VISION を開始することができる。 2) MacOSX でのインストール Mac ⽤用のファイルをダウンロードすると complete2.3_binary_ppcDarwin7_c のような 名前になり、最後に tar.gz がついていないかもしれません。その場合はまず、名前 を短くし、最後に.tar.gz を加えます。ターミナルを実⾏行行し、フォルダーを作成しま す。完全にダウンロード出来た場合は 76.3Mb のファイルになっています。ダウン ロードしたとき、Staffit Expander が⾃自動的に展開するかもしれませんが、完全な展 開になっていないようです（理理由は不不明）。 ⼀一⽅方、X11 を使いますが、⼀一般ユーザーではディスプレイの設定が複雑になりソ フトが⾛走らなかったので、root の資格で作業しました。 註２root の設定 アプリケーション；ユーティリティから「NetInfo マネージャ」をたて、セキュ リティから認証を選択、もう⼀一度度セキュリティから root ユーザーを有効にします。 パスワードを設定した後、root でログインします。 そこでホームに先ほどの complete2.3_binary_ppcDarwin7_c.tar.gz をコピーします。 ターミナルを開け、ls するとコピーしたファイルが有るはずです。 インストラクションに従えば、 1 –そこで mglTools フォルダーを作成します。 > mkdir mglTools 2 –先ほどのファイルをそのフォルダーにうつします。ホームでファイルを移動して も、ターミナルで以下のようにしても同じです。 >mv downloaded_file.tar.gz mglTools/ > cd mglTools 3 – ここでファイルを gunzip および untar します。やり⽅方は tar のバージョンによ り２度度コマンドを打つか、 > gunzip downloaded_file.tar.gz > tar xvf downloaded_file.tar ｚエクステンションをつけて⼀一度度ですますことも可能です。 > tar zxvf downloaded_file.tar.gz 5 - installation script を⽤用いてインストールします。初期設定ではパンサーは bash で すので >source install.bash としますが、c-shell にしている⼈人は次のようにします。 > source install.csh 6 – その後、コマンドの登録情報を変更更するために rehash しなさいとのことですが、 rehash もしくは hash の意味についてはよく理理解できていません。ともあれ bash では > hash c-shell では > rehash としておきます。 ７-ADT、 PMV、 VISION の開始 インストールスクリプトは以下のような環境変数を作ります。 - MGL_ROOT は MGLTools をインストールしたフォルダー（ディレクトリ）への パス. - MGL_ARCHOSV は CPU の種類と OS 名を含んでいます。 さらに MGL_ROOT フォルダー内の MGL_ARCHOSV に bin フォルダーをつくり、 その中に、PMV、 ADT 、VISION、PYTHON interpreter を開始するために pmv 、 adt 、vision、 pythonsh というスクリプトも⽤用意しています。 これで X11 から adt、pmv、vision が動けば成功です。ただし、X11 は初期設定が sh であり、bash にしてからでないと command not found になります。 3) PC linux, SGI, SUN でのインストール それぞれ、 complete2.3_binary_ i86Linux2_acad_1.3alpha2.tar.gz complete2.3_binary_ sgi4DIRIX646_acad_1.3alpha2.tar.gz complete2.3_binary_ sun4SunOS5_acad_1.3alpha2.tar.gz が⽤用意されていますから、システムに合ったものをダウンロードし、2)MacOSX で のインストールと同様に作業します。 註： この MGLTools は以下のファイルを含んでいます。 _______________________________________________________ *バイナリの python インタープリター version 2.3 * MGL で開発したバイナリ platform dependent packages (mslib, opengltk, bhtree, Volume) およびサードパーティー製 packages (SpatialLogic, isocontour, gle, stride, sff, geomutils, Numeric, PIL). * ソース distribution には python の distutils により作成されたプラットフォーム に 依 存 し な い パ ッ ケ ー ジ (i.e. AutoDockTools, DejaVu, MolKit, mglutil, * NetworkEditor, Pmv, PyBabel, symserv, ViewerFrameworkand, Vision Volume) Data ディレクトリにはいくつかの pdb files * Tcl/Tk, 、 GLUT. などのライブラリー 必要なシステムソフトなど: _______________________________________________________ 1.2 もしくはそれ以上のバージョンの OpenGL が Volume Rendering に必要. MAC では X11.の導⼊入 python interpreter は同梱してあり、他の python には影響有りません。 ⽬目次 序論論…………………………………………………………………………………… 4 FAQ Frequently Asked Questions ............. ............... 5 練習１: PDB Files are Not Perfect: a PDB file の編集.....…............7 ⽅方法:....7 練習２: AutoDock ⽤用ligand file の作成. .................…............12 ⽅方法: .......12 練習 3: Macromolecule fileの作成........…………………………..........16 ⽅方法: .......................………………………………….......16 練習 4: Grid parameter fileの作成..………………………………...........18 ⽅方法:......................……….............................18 練習 5: AutoGrid の開始...........…………………......................21 ⽅方法: ..................…………………………................. 21 練習 6: Docking parameter fileの作成. ……………………................23 ⽅方法: .........................……...........................23 練習 7: AutoDockの開始 ..............………………………...............25 ⽅方法: ........................................................25 練習 8: AutoDock Resultsの検討-‐‑‒Docking Logs の読み⽅方.…………….......27 ⽅方法: ...................................………………….......27 練習 9: AutoDock Resultsの検討-‐‑‒Docked Conformationsの描画.. ......... 29 ⽅方法: .................... .......... .......... .............29 練習 10: AutoDock Resultsの検討 -‐‑‒Clustering Conformations . ..........31 ⽅方法: ............................................... ........31 練習 11: AutoDock Resultsの検討-‐‑‒Conformations in Contextの描画……....34 ⽅方法: ...............................................………...34 練習⽤用 Files:................................................... 37 ⼊入⼒力力 Files:............................................................37 結果 Files ...........................................................37 Useful Scripts.....................................................37 Customization Options for ADT...........................................37 補遺 1..............................................................38 補遺 2: Docking Parameters ..........................................64 Parameters common to SA, GA, GALS: ........ ............................64 Simulated Annealing Specific Parameters:.... ..........................66 Genetic Algorithm Specific Parameters: ..........................67 Local Search Specific Parameters:..................................68 Clustering keywords: ................................................69 序 論論 . 本チュートリアルでは、AutoDockプログラムを⽤用いて、ドッキングを紹 介する。ここでは、AutoDockTools、もしくは ADTとよぶグラフィカルユーザーイ ンターフェース(GUI)を⽤用いる。このGUIによりユーザーは２分⼦子のドッキングを簡 単に⾏行行ったり、複数の作業をAutoDockで⾏行行ったり、その結果を3Dで描画させるこ とが可能である。 FAQ - Frequently Asked Questions １）ADTの開始は？ Macromolecule も ligand files についても ADT は同じディレクトリで実⾏行行し なければいけない。 ２）極性Hの付加は必須？ Macromoleculeに対しては常に極性Hを付加し、そのあとでKollman United Atom Chargeを割り当てる必要があります。 リガンドにたいしては、Gasteiger chargeを計算する前に全ての⽔水素を加え、そ の後でnon-‐‑‒polarな⽔水素を加える必要がある。リガンドがペプチドで有る場合は、 polar hydrogenを加えKollman United Atom chargeを割り当てることが可能 である。 Polar hydrogenは酸素、窒素等のelectronegativeな原⼦子に結合した⽔水素で、 non-‐‑‒polar hydrogenは炭素に直接結合した⽔水素である。 ３）幾種類のAutoGrid grid mapが必要？ ⼀一種類の原⼦子に対して⼀一種類のAutoGrid mapが必要です。たとえば、エタノー ルはC2H5OH,ですから、C、O、Nの三種類のmapが必要です。 ４）残基上のトータルチャージが整数になる理理由？ これは、残基が相互に置き換えうることと、近接する残基へ電⼦子が移ったりそ の逆のことが⽣生じないと仮定されているからです。たとえば、タンパク質上の アルギニン残基はプロトン化されていれば+1.000のチャージを持ち、ニュート ラルであればそのチャージは0.000になる。 ５）ドッキングの結果はどの程度度簡単に得られますか？ ⼀一般に、リガンド内の回転可能である結合が多くなれば、結合実験を繰り返す 中で、良良い結合モードを得ることが困難になります。 ６）AutoGrid grid boxはどの程度度⼤大きさにすべきですか？ Grid volumeは、リガンドが最ものびた状態でも最低限⾃自由に回転できる体積に する必要があります。 ７）AutoDockでタンパク質上の潜在的結合サイトを⾒見見つけることは可能か？ 以下のようにすれば、それは可能です。初期値の0.375Aより⼤大きなグリッドス ペーシングを使い、タンパク質上の全ての表⾯面を覆いうるに⼗十分なグリッドボ リュームを作り、ｘ、ｙ、ｚ⽅方向により多くのグリッドポイントを使います。 その後、AutoDockを⽤用いてプレリミナリドッキング実験を⾏行行えば、リガンドが 結合しやすい特別な領領域がタンパク質上に有るかどうかが判明します。これは blind docking と呼ばれています。 ついで、これらの潜在的結合サイトの周りに少し⼩小さいグリッドを形成し、こ の⼩小さいグリッドの中での結合実験を⾏行行います。 もし、タンパク質が⾮非常に⼤大きい場合は、タンパク質を少し重なりを持たせた グリッドに分けて、それぞれのグリッドに関して結合実験をおこないます。す なわち、上部半分のグリッドに対してと、下部半分のグリッドに対してを別々 に結合実験をすることになります。 練習１: PDB Files are Not Perfect: a PDB file の編集 Protein Data Bank (PDB) filesはAutoDockで使⽤用する前に修復復しなければならな い多くの潜在的問題を含んでいる。その潜在的問題には、原⼦子の⽋欠損、⽔水の付加、 分⼦子間の結合鎖の⽋欠損、配置のずれなどが含まれている。 AutoDockTools (ADT)はPython Molecule Viewerを元に作成され、上記問題を解 決 す る 発 展 し つ つ あ る tool set を 備 え て い る 。 特 に ２ つ の モ ヂ ュ ー ル 、 editCommandsとrepairCommnadsは、⽔水素の付加、削除、⽋欠損している原⼦子の 付加による残基の修復復、ヒスチジンのプロトネーションの修正、intrachain breaks のプロトネーションの週ふきを可能にする。 この練習問題では、ドッキングの間は、固定したままとなる巨⼤大分⼦子に関して作業 する。 AutoDockが前提としている⽔水の除去、polar hydrogenの付加、修正され たファイルの保存を⾏行行う。 ⽅方法： この操作はファイルブラウザでカレントディレクトリの全てのふぁいるを表⽰示 する。hsg1.pdbを選択し、Openをクリックする。GUI上でボタンをマウスで クリックする代わりに、<Enter>キーを押しても同じことであり、この操作は PMVおよびADTで同じ意味をもつ。 この操作でhsg1分⼦子がADT上に表⽰示される。もし分⼦子がADT viewer上に⾒見見え たら、Step 3にスキップしても良良い。 ３ボタンを使⽤用している場合は、マウスのボタンをそれ⾃自体、もしくはキーと の組み合わせで異異なる機能を持たせることが可能である。ズームインには <shift>キーを押しながら中央のボタン（もしくはホイール）でクリック、ドラ ッグする。回転さすには、中央ボタン（もしくはホイール）でクリック、ドラ ッグする。次表はマウスボタンの機能を要約したものである。 以下のキーによりビューワーウインドの分⼦子の状態を変更更できる。 このコマンドはファンデルヴァールス半径を考慮して原⼦子間のボンドを形成 する。本コマンドはUn/Display→Linesというサイドエッフェクトを持つので、 分⼦子が⾒見見えるようになるはずである。 結合している原⼦子間のボンドは、線で⽰示される。⾦金金属イオンや⽔水分⼦子の酸素原 ⼦子のように結合していない原⼦子は⼩小さい４⾓角形で表される。Hsg1中の結合して いない原⼦子は結晶構造中の⽔水分⼦子の酸素原⼦子である。この⽔水分⼦子は後ほど取り 除くことになる。 註）上記コマンドは File → setOnAddObjectCommand か ら BuildBondsByDistance の チェックボボタンを押すか、.pmvrc ファイルでuserprefを設定すれば⾃自動的 に実⾏行行される。 All Geometriesをクリックし、次いでOkをクリックする。表⽰示されている 分⼦子は元素により⾊色が付けられる。 このコマンドにより、表⽰示されている分⼦子のより詳細な情報が得られる。 Bash sdt DeleteCommandをPmwモジュールのなかから選び、Load Moduleをク リックする。 次に、selectionCommandを選択し、Load Moduleをクリックする。 これらの操作により、hsg1分⼦子より⽔水を取り除くために必要なselecltion、 delete commandsをロードしたことになる。Dismissをクリックする。 ５．Select→Select From String Select From Stringで⽂文字列列による分⼦子、ペプチド鎖、残基、原⼦子レベルでの 選択をします。 6. Edit→Delete→Delete AtomSet 選択されている原⼦子がこのコマンドで取り除かれます。このコマンドの結果は 元に戻せないので、実⾏行行前に確認の表⽰示が出ます。CONTINUEをクリックす ると選択されていた酸素原⼦子が消えます。 7. Edit→Hydrogens→Add Polar Only を選択し、 noBondOrder より yes OKを実⾏行行すれば３３０ 個の⽔水素がhsg1に加えられる。 ステップ８はオプションで、チャージと原⼦子の溶媒化をhsb1タンパク質ため に実⾏行行される。これ以上本タパク質を修正する必要がなければこのまま保存す れば良良い。 8. File→Save→Write Pdb この操作の後、Pdbとして保存するファイルネームを⼊入⼒力力する。Hsg1.pdbと ⼊入⼒力力する。SaveかCancelを選択する。SaveでWrite Optionsの窓が開き、Sort Nodes、CONNECTレコードを選択可能となる。yesを選択し、CONNECTレ コードを書き込まないようにチェックボタンをオフにする。OKを選び、ファ イルを書き込む。 練習２: AutoDockのためのligand fileの準備 AutoDockのligandはそれぞれの原⼦子に部分的なチャージを持っている。また、 アリファティック炭素とアロマティック炭素の区別もしなければならない。アロマ ティック炭素はファイル中では’C’ではなくて’A’で表す。AutoDockのligandはファ イルでは特別なキーワードで表現し、AutoDockにより識識別出来るようになってい る 。 そ の キ ー ワ ー ド に は 、 ROOT,ENDROOT,BRANCH,ENDBRANCH が あ り、”tortion tree” object、すなわちrootとbranchからなるtorTreeを構成してい る。 注）”tortion tree”は古明地勇⼈人⽒氏のPeachの解説を参照 http://staff.aist.go.jp/y-komeiji/peach/peach.html を読んでみてください（私が理理解しているわけではありません）。 Rootは構造変化しない(rigid)な⼀一群の原⼦子で、branchはrootに結合している 回転可能な原⼦子のグループである。キーワードのTORSDOFはリガンド中の torsional degree of freedom数であるリガンドのTORSDOFは、リガンドの 総torsion数から、回転する⽔水素のtorsion数をひいたものである。TORSDOF は結合によるtorsional degree of freedomの減少による⾃自由エネルギーの 変化を計算するのに使われる。 タンパク分⼦子を表⽰示しないでリガンドを操作すると理理解しやすい。 Show/hide moleculeというチェックボタンをクリックし、タンパク分⼦子を ⾮非表⽰示にする。 操作： １． Ligand→Input Molecule→Read rite Pdb
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