FLARE教程 | 3D-RISM预测水分子的位置与稳定性

摘要：3D-RISM可以用来预测结合位点里水分子的位置与稳定性：哪个水分子是紧密结合地、哪个水分子在能量上是不利，为结构-活性关系提供的重要信息，并可以帮您决定配体的原子应该如何摆放。用3D-RISM可以：理解蛋白的水能量学特征；设计新的配体、理解水分子相互作用；考虑稳定的水分子作用，让蛋白的相互作用势更加完美。

肖高铿/2017-06-18

一. 前言

全部的生化反应都发生在水环境中，因此水分子的计算非常重要。3D-RISM可以用来预测结合位点里水分子的位置与稳定性：哪个水分子是紧密结合地、哪个水分子在能量上是不利，为结构-活性关系提供的重要信息，并可以帮您决定配体的原子应该如何摆放。用3D-RISM您可以：理解蛋白的水能量学特征；设计新的配体、理解水分子相互作用；考虑稳定的水分子作用，让蛋白的相互作用势更加完美。

二. 操作步骤

1. PDB结构下载与准备

下载PDB 4ZLZ并按默认流程准备复合物结构，操作步骤参见《Flare教程|分子对接-结合模式预测》的蛋白结构下载与准备部分。

准备完毕，配体4RV在在Ligand表单里，准备好的受体为Protein表单的4ZLZ_P，见Figure 1。

Figure 1. PDB的4ZLZ结构准备

2. 3D-RISM计算

3D-RISM的参数设定

在Ligand表单单击选中配体4RV；在Protein表单单击选中蛋白4ZLZ_P;再单击3D-RISM命令(见Figure 1)弹出3D-RISM计算对话框(Figure 2)。

Figure 2. 3D-RISM的参数设定

参数设定如Figure 2所示：

Method：XED；Ligand: A 4RV 705；GRID definition: Ligand > A 4RV 705；Protein: 4ZLZ_P；Chain: A Chain。

点击Start按钮开始计算。

结果可视化分析

3D-RISM的计算完毕后，再蛋白表面视窗中自动用等值图展示计算结果。如果蛋白表面视窗没有打开请点击View->Docks->Protein Surface打开。

如图3所示，氧(ρO) 与氢(ρH)密度等值图反映了3D-RISM计算发现氧、氢原子（即水分子）高概率出现的区域，等值图根据 ΔG进行着色。负值 ΔG（绿色）代表“Happy”（favorable）水分子：说明3D-RISM预测这些水分子呆在蛋白里比呆在水中更加稳定；正值ΔG（红色）等值图表示”Unhappy”（unfavarable）水分子，这些水分呆在蛋白里不如呆在水中稳定，因此容易被配体替换。其中显示等值图的密度阈值可以通过调节转子来调节。