摘要：PDB 1UDT是西地那非与PDE5A的复合物晶体结构，本文以其配体西地那非杂环与蛋白A链PHE820侧链苯环几何中心之间距离计算为例，演示了如何在python里通过picked_atoms获得在图形界面中被鼠标选中原子的坐标；如何进一步用numpy计算选中原子的几何中心；最后计量两个平面环中心之间的距离。本文虽然在Flare的python界面下实现，但可以在任何安装numpy的python环境下重现。
肖高铿/2022-01-15
算例说明
图1. 西地那非与PDE5A复合物结构（PDB 1UDT），其中高亮的部分分别是配体杂环与蛋白A链PHE820侧链的苯环
PDB 1UDT是西地那非与PDE5A的复合物晶体结构，以图1所示的配体杂环与蛋白A链PHE820侧链的苯环为例，来说明如何在Flare里面分别求得各自几何中心并计算两个中心之间的距离。
思路
3D空间中的任意一点（每个原子或几何中心）都以视为一个向量，两点间的距离可通过numpy的linalg.norm()求模即可:
- 用鼠标选择感兴趣的平面环，利用Flare的picked_atoms获得原子坐标
- 将每个原子视为一个向量，用numpy的向量计算获得选中原子的几何中心
- 通过numpy的linalg.norm求复数的模来计算两点之间的距离
操作步骤
接下来可以做什么
- 进一步判断pi-pi堆积相互作用
- 计算距离中心1Å各向同性化学屏蔽值来判断杂环的芳香性并指导芳环的骨架跃迁
- 用鼠标点击感兴趣的得空间坐标（比如配体原子、蛋白原子），并计算该点的蛋白场或配体场
我们计算出来蛋白侧链苯环与配体杂环之间的距离为3.7Å，从距离上讲满足Face-face取向的pi-pi堆积作用对中心-中心距离不大于5Å要求。如果两个环的夹角也满足要求且杂环具有芳香性的话，则两个环之间具有pi-pi堆积相互作用。
QM法计算杂环的芳香性是目前最可靠的方法，也已经广泛的用于芳环的骨架跃迁，比如辉瑞Tu等人提出的NEAT方法[1]。之前我们已经详细地介绍过如何计算杂环的芳香性[2]。其关键点之一是定义NICS(0)与NICS(1)点，前述的苯环中心与杂环中心即是NICS(0)点。NICS(1)点是从环上重原子几何中心处，即NICS(0)点，沿着垂直于平面方向移动1埃距离处。NICS(1）点各向同性化学屏蔽值的负值是判断芳香性的重要依据。通过本文介绍的方法获得NICS(0)之后可以很容易的得到NICS(1)点的坐标，下一次将详细介绍。
文献
- Tu, M.; Rai, B. K.; Mathiowetz, A. M.; Didiuk, M.; Pfefferkorn, J. A.; Guzman-Perez, A.; Benbow, J.; Guimarães, C. R. W.; Mente, S.; Hayward, M. M.; et al. Exploring Aromatic Chemical Space with NEAT: Novel and Electronically Equivalent Aromatic Template. J. Chem. Inf. Model. 2012, 52 (5), 1114–1123. https://doi.org/10.1021/ci300031s.
- 陈宇. 计算NICS值评估分子体系的芳香性和反芳香性. 墨灵格的博客. 2021-01-09. http://blog.molcalx.com.cn/2021/01/09/calculate-nics-to-evaluate-aromaticity.html
