2026年4月3日
该双语方案提供了一个计算药物发现工作流程,评估Polo样激酶1至3(PLK1–3)的蛋白质-配体相互作用,以及数据库来源天然分子的吸收、分布、代谢、排泄、毒性和稳定性(ADMET-S)特性。
一个双语计算工作流程。引言。研究表明,PLK1在多种癌症中表达过多。通过PLK1的polo-box结构域PBD抑制已被证明能诱导细胞凋亡。
本研究的目标是识别具有所需药用和药代动力学特性的选择性PLK1-PBD抑制剂。同源物PLK2和PLK3接受相同方案以评估选择性。规程。靶向蛋白质制备。
这里我们利用CHARMM-GUI优化蛋白质数据库(PDB)中的PLK1,4HCO。这确保蛋白质没有缺失任何残基或氢原子。我们继续使用工具。
在输入发生器中,选择PDB读卡器操作器。往下滚动到输入框。在输入PLK1的4HCO前,确保已选中PDB选项。
下一页,取消选择蛋白链B,只处理链A。继续。向下滚动PDB信息,继续查看。在四个输出中,我们选择PDB文件并保存。
最后,使用文本编辑器打开PDB文件。找到并替换HSD到HIS的组氨酸质子化状态。天然产物数据库筛查。
获取针对PLK1的小分子样本的方法采用天然产物数据库,分为三个部分。天然产物数据库非常丰富,因此初始化合物是通过选择疾病和置信限获得的。在这个例子中,使用了《SuperNatural》3.0。
SuperNatural 3.0 被用于通过疾病选择获取分子。一种查询方式是通过人类路径。这里选择了乳腺癌。
这条路径的KEGG ID在这里。然后我们将KEGG ID输入SuperNatural 3.0路径。或者,我们也可以点击疾病,选择乳腺癌,并保存完整结果文件。
在常见问题中,可以下载数据库的全部库。继续。继续解压压缩后的文件,获取 CSV 文件,并删除压缩包。打开R Studio,或者你选择的IDE。
导入R Studio数据后,初始完整结果显示有73,046个分子。应用置信限后,分子数量为1,193个。集群抽样。
在应用了利平斯基的五法则后,RDkit。化学包,我们还剩下999个分子。这里显然我们有999个分子。
接下来,我们应用K-均值聚类法推导出50个代表性分子。聚类基于谷本的相似度。蛋白质-配体结合与结合亲和力计算。
该方法的目标是将PLK1与每个配体结合,以实现结合亲和力。前往开启CB码头2。进入Dock标签页。
这里我们上传了4hco。PDB作为对接的目标蛋白。上传配体。
这里我们从配体一开始。或者,你也可以输入或粘贴这个SMILES字符串。请输入您的电子邮件以便数据收集。
之后,点击自动盲对接。邮件里已经发送了结果。保存对接结果的压缩包。
保存后,zip 文件会被解压,里面有各种文件。删除所有文件,除了复合体。PDB文件。
应该有默认的五号综合体。PDB文件。清理目录时会移除未解压的zip文件。
在通过CB-Dock2完成蛋白质-配体结合(通过Vina分数排序姿态)后,下一步是计算与PRODIGY的结合亲和力。与PRODIGY的结合亲和力确保了蛋白质选择性的竞争性评估。配体选择PLK1而非结构同源物是有利的。
前往PRODIGY网络服务器。选择PRODIGY-LIGAND标签。可以参考一个综合体。
PDB文件用于确定蛋白质和配体链标识符。那个综合体。PDB文件通过文本编辑器打开。
该蛋白的链标识符是P。P入到网络服务器中。配体链通常从HETATM开始。去查查那个。
配体的链标识符是A:UNL。这些数据入到网页服务器中。每种蛋白配体组合提供的五个复合物将一次性上传。
在 R 中,使用开发的文件管理脚本完成此任务。脚本会把所有对接组合的pdb文件压缩出来。压缩后,文件会手动上传到 PRODIGY。
继续提交PRODIGY配体。上传的组合中,每五个姿势都有绑定属性列表。Delta-Gnoelec 是不包括静电计算的结合亲和力评分。
继续保存结果,结果已被压缩包。打开压缩包后,会有一个输出文件夹,里面有亲和力评分。ADMET-S评估。
ADMET评估在没有稳定性的情况下涉及三种不同的工具。ADMET利用120多种特性评估可药性和生物利用度。ORCA应用密度泛函理论(DFT)分析药物性质。
我们继续吧。创建一个目录以保证稳定性。取回一个小分子的SMILES链。
打开Avogadro,或者你喜欢的分子编辑器。用SMILES串来构建你的小分子。组装后保存分子。
确保它位于稳定子目录中。继续优化几何。接着生成一个 ORCA 输入文件。
复制粘贴所需的理论层面,如示例文档第四行所示。接着替换默认的理论层级。继续生成文件。
保存到这个稳定文件夹里。添加 sh 文件或 bash 工作文件。继续自定义作业文件的参数。
例如,要通知的邮件可以定制。代表性结果。首先,我们有多维缩减的PCA。
图中显示了不同编号的簇,以灰色椭圆分组。接下来是样本配体1和PLK1-PBD的结果。左上角描绘配体1为绿色,带有红色和橙色的不受欢迎残基。
右侧是经过CHARMM-GUI清洁和准备后的代表性模型。下图是PLK1、PBD和配体1的对接复合体。此外,CB-Dock2 还以 Vina 分数的形式展示了前五名对接腔及其亲和力。
PRODIGY预测的结合亲和力可以通过热图可视化。热力图显示了同源物PLK1、2和3的角色。红色代表弱、不受欢迎的亲和力,绿色则相反。
ADMET-S评估可以用多种图表表示。首先是水煮蛋。热图中以绿色和红色配体识别抑制剂和非底物状态,针对不同代谢指标。
清除时,需绘制折线图,表示药物在表达前的理想时间阈值。各种指标也可以汇总成有用的雷达图。每个配体中的毒物数量可以用柱状图表示。
Toxtree基于Cramer的规则决策树输出药物毒性分类和定性推理。稳定性或分子反应性可以通过折线图表示足够的HOMO-LUMO间隙阈值。结论。总结来说,该方案在高中或本科阶段使用多种虚拟药物筛查、结合亲和力和ADMET-S工具。
该方案产生的结果有望提高有利的药物发现产出。
该协议展示了一种用于识别潜在PLK1抑制剂的双语计算工作流程。它强调了评估蛋白质-配体相互作用和ADMET-S属性在药物发现中的重要性。
Selective inhibition of PLK1's polo-box domain (PBD) is a promising strategy for oncology drug discovery, but high homology with PLK2 and PLK3 demands rigorous selectivity assessment to avoid off-target effects. This bilingual computational workflow integrates virtual screening, clustering, docking, binding affinity prediction, and ADMET-S profiling to prioritize natural-product-derived candidates for further validation. The approach supports early-stage triage and hypothesis generation, enabling more informed advancement decisions in the discovery pipeline.
This workflow bridges early discovery and lead identification by integrating virtual screening, selectivity assessment, and drug-likeness profiling for PLK1-PBD inhibitors.