关于蛋白和小分子结合模式是否需要用FEP或者US计算自由能

Dongxiao · 发表于 Post on 2022-11-7 18:51:19

本帖最后由 Dongxiao 于 2022-11-7 19:06 编辑

大家好，我需要研究一个蛋白对小分子的催化机理，但是我没有它们的晶体结构，因此我通过分子对接及自由能计算找结合模式。但是问题是，这个蛋白的口袋很flexible, 它的口袋大小会随着小分子大小而改变，对PDB中晶体结构做alignment，发现主要有4个构象。
然后我对小分子和蛋白做了分子对接，但是我到底该选择哪个蛋白结构呢？
1. 针对每个蛋白构象，我选择了打分最低的构象，做了MD,用MMPBSA算了结合能，然后比较蛋白四个构象和小分子结合自由能大小。
但是在MD轨迹中，发现小分子构象有变化，RMSD大概在1埃左右，我想问问大家我应该选择哪一段trajectory用MMPBSA算自由能？
2. 老师建议我用别的方法也算一下自由能，比如FEP和US，我想问问大家我是否需要用这两个方法算自由能，如果需要，这两个方法
需要有一个起始构象，我想问问大家对于我的不同蛋白构象，初始结合构象怎么选择比较好？

sobereva · 发表于 Post on 2022-11-8 13:20:11

1 通常都用打分最高的。打分最低的没实际意义

如果怀疑直接对接后的蛋白质的构象没有如实地反映出来flexible特征，就把打分最高的结构作为初始结构，跑很长时间的动力学使得蛋白质口袋能自发迎合配体
等得到能较真实描述蛋白质-配体结合状态的结构后，再用MM/PBSA或精度更好的TI/FEP等方法算结合自由能。

Dongxiao · 发表于 Post on 2022-11-8 21:40:27

本帖最后由 Dongxiao 于 2022-11-8 21:49 编辑

sobereva 发表于 2022-11-8 13:20
1 通常都用打分最高的。打分最低的没实际意义

如果怀疑直接对接后的蛋白质的构象没有如实地反映出来flex ...

谢谢老师的回复，看了您的解答，意思就是一般选择MD末尾的轨迹的构象，在跑MD过程中，随着模拟时间的推进，蛋白和小分子会朝着更加匹配的模式去结合。我就是用的打分最好的构象作为初始构象做的MD，我用的MOE做的分子对接，分数最低的就是打分最好的，
我不太确定到底MD跑多久，300ns 甚至1微秒，去看蛋白和小分子都有哪些构象，
我还有一个想法是，比如说跑了1微秒MD（这里有一个小问题是，我是跑3个300ns的平行轨迹好，还是一个1微秒的轨迹好），然后做cluster,我觉得一个cluster应该就代表一个结合构象了，然后用对每个cluster用MMPBSA算结合自由能，结合自由能低的构象就是蛋白和小分子的比较匹配的结合构象了吧。
第二种方法，如果用FEP算自由能，FEP的初始构象的选择也是一个问题，我觉得选择的话我应该选择前面MD的第一个cluster的代表性构象，因为它出现概率多，
代表它的势能低一点。但是这有一个问题是，万一我选择的这个cluster1的实际的结合自由能还没有出现概率小的构象的自由能低呢，也许在有限的时间尺度内，
这种出现概率不能真实表现出来。所以我是不是FEP初始构象也是要选择MMPBSA计算出来的低自由能的构象。

caoyx0612 · 发表于 Post on 2023-7-19 14:23:02

我也在做这方面的研究，和你遇到相同的问题，很多时候对于初始构象和结果不会分析。

Jeffrey0521 · 发表于 Post on 2023-7-31 14:04:40

同问FEP的初始构象的选择有什么样的要求？会对FEP计算得到得相对结合自由能影响会大吗？

wbqdssl · 发表于 Post on 2025-7-15 11:06:52

sobereva 发表于 2022-11-8 13:20
1 通常都用打分最高的。打分最低的没实际意义

如果怀疑直接对接后的蛋白质的构象没有如实地反映出来flex ...

社长好，我有类似的问题，于是在这个帖子下回复，希望能得到您的回答！
我在研究两个同源蛋白（结合位点氨基酸高度相似）和同一批配体的结合模式的差异。主要是从蛋白配体结合的分子机制上说明问题；这些配体对于两个同源蛋白都有实验上的IC50能反映配体与蛋白的结合强弱；但现在审稿人要求我们考虑用精度更高的FEP方法计算结合自由能（原文是MM/PBSA方法）。我考虑了一下，觉得用FEP算结合自由能意义不是很大；一来文章主要是研究结合机制的差异；二来是已经有了实验上的IC50，再从计算上算一个结合自由能，光这一个计算上的结合自由能似乎并没有什么特别大的意义（因为已经有实验IC50能说明结合强弱了），也说明不了结合机制上的什么问题。
您怎么看呢，我这样回复审稿人是否合适呢？谢谢社长！

sobereva · 发表于 Post on 2025-7-16 11:31:20

wbqdssl 发表于 2025-7-15 11:06
社长好，我有类似的问题，于是在这个帖子下回复，希望能得到您的回答！
我在研究两个同源蛋白（结合位点 ...

如果MM/PBSA的结果给出的结合自由能的关系已经和IC50一致了，再做FEP是没什么必要，而且MM/PBSA下还能做能量分解，更好地讨论结合机制。但如果MM/PBSA算出来的结合自由能顺序不对，或者顺序对但是差异过小因此存在不确定性，可以再做FEP。

wbqdssl · 发表于 Post on 2025-7-16 12:58:09

sobereva 发表于 2025-7-16 11:31
如果MM/PBSA的结果给出的结合自由能的关系已经和IC50一致了，再做FEP是没什么必要，而且MM/PBSA下还能做 ...

好的，非常感谢社长的解答！

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