9.1 LeDock

De entre los programas de acceso gratuito, Ledock (Zhang and Zhao 2016) ha mostrado tener la mayor precisión al momento de predecir la pose correcta de un ligando en el sitio de unión de la proteína (Pagadala et al. 2017). Una ventaja de Ledock es que tiene un módulo llamado "Lepro", que puede llevar a cabo la preparación de la proteína. No obstante, se recomienda previo al estudio de acoplamiento molecular, utilizar el servidor en línea gratuito de YASARA (YASARA), que también lleva a cabo la preparación de la proteína, pero de una manera más exhaustiva.

Otra ventaja de Ledock, es que si la proteína contiene un ligando co-cristalizado, el programa puede identificar y utilizar ese sitio para el estudio de acoplamiento molecular. En el siguiente tutorial se llevará a cabo el estudio de acoplamiento molecular entre la enzima ciclooxigenasa-2 y el ácido acetilsalicílico en el sitio catalítico de la enzima. El tutorial está diseñado para llevarse a cabo en el sistema operativo de Windows 10/11.

Tutorial de acoplamiento molecular

*Antes de comenzar

(I) El programa de Ledock puede ser descargado desde el sitio web de (Lephar), no necesita ser instalado, para abrir el programa únicamente se necesita hacer doble clic en el archivo descargado: "LeDock.exe".

(II) Crear en el escritorio una carpeta llamada “COX-2 ledock” con los siguientes archivos:

• Ligando: Ácido acetilsalicílico (aas.mol2).

• Proteína: Ciclooxigenasa-2 (COX2_celecoxib.pdb).

(III) Abra el programa Ledock (ícono con el nombre “Ledock”).

COX2_celecoxib corresponde a la proteína co-cristalizada con el fármaco “celecoxib” en el sitio catalítico (serina 530).

[1] Preparación de la proteína e identificación del sitio de unión.

1a. Indicar al programa el directorio donde se encuentra la proteína a preparar.

• Una vez seleccionada la ubicación de la proteína, automáticamente se asignará el mismo directorio a “Protein ouput” y “Docking parameters output”.

1b. Añadir átomos de hidrógeno.

1c. Identificación del sitio de unión .

1d. Remoción del ligando (celecoxib).

El sitio de unión corresponde al lugar donde se encontraba el ligando co-cristalizado “celecoxib” (4 Å alrededor del celecoxib).

Parámetros del estudio de acoplamiento molecular: RMSD: 0.5.

Número de corridas (Number of binding poses): 20

Después de dar clic a “Add Hydrogen” se crearán 2 archivos en la carpeta “COX-2 ledock”: pro.pdb, el cuál corresponde a la proteína preparada y dock.in, el cual contiene los parámetros del estudio de acoplamiento molecular y el sitio de unión.

[2] Determinación del sitio de unión y acoplamiento molecular.

2a. Indicar al programa la ubicación del ligando, determinar el sitio de unión e iniciar el acoplamiento molecular.

“Docking input” y “Ligand input” corresponden a los archivos pro.pdb y dock.in, que se crearon en el paso anterior. El programa reconoce automáticamente el directorio donde se encuentran.

[3] Visualización de resultados.

3a. Visualización de la energía de unión.

Los 20 modos de unión (poses) obtenidas son agrupadas, cada grupo (Cluster) está compuesto por moléculas con un RMSD ≤ 0.5, el programa únicamente conserva un solo representante de cada cluster, por tanto es muy probable que se obtengan menos de 20 modos de unión (poses).

Entre más negativo es el valor numérico de la energía de unión (Score), mayor es la afinidad de la pose por la proteína.

Para consultar mayor información respecto a Ledock, su “función de puntuación” y “algoritmo de búsqueda”, consultar la Guía de Usuario que se encuentra en el sitio web de Lephar (Lephar).

3b. Visualización de las conformaciones

En este tutorial se utilizó la versión del programa Pymol (0.99), ya que la última versión (2.5.7), ya no soporta los archivos con extensión dok (.dok).

Alternativamente se puede recurrir al programa Molecular Operating Environment - MOE (Chemical Computing Group ULC 2022) para llevar a cabo la visualización de las distintas conformaciones del ligando en la proteína. Previamente se tiene que solicitar una licencia gratuita para poder probar el programa.

Abrir PyMOL (Stierand and Rarey 2010).

• File → Open → Escritorio→ COX-2 ledock → pro.pdb

• File → Open → Escritorio→ COX-2 ledock → “ En la esquina inferior derecha seleccionar (All readable) y cambiar por (All files)” →aas.dok

El archivo pro.pdb corresponde a la proteína ya preparada sin el ligando celecoxib.

El archivo aas.dok contiene las poses obtenidas, así como su respectivo valor de energía de unión.

• Barra lateral → all → pro → aas.dok_0001

Únicamente visualizará una sola pose.

• Barra lateral → pro → Actions →preset → ligand sites → cartoon

• Barra lateral → aas.dok_0001 → Actions →preset → ligand sites → cartoon

• Barra lateral → [all] → Hide → hydrogens

• Orientar complejo para una mejor visualización.

• Optimizar la calidad de la imagen → [Ray]

• File → Save image → Complejo_COX-2-aas.png [Guardar].

Para saber más:

• Chemical Computing Group ULC (2022) Molecular Operating Environment. Version 2022.02. Montreal, QC, Canada

• Lephar Lephar. http://www.lephar.com/software.htm. Fecha de acceso 15 Nov 2023

• Pagadala NS, Syed K, Tuszynski J (2017) Software for molecular docking: a review. Biophys Rev 9:91–102.

• Stierand K, Rarey M (2010) Drawing the PDB: Protein-Ligand Complexes in Two Dimensions. ACS Med Chem Lett 1:540–545.

• YASARA YASARA Energy Minimization Server. http://www.yasara.org/minimizationserver.htm. Fecha de acceso 10 Nov 2023

• Zhang N, Zhao H (2016) Enriching screening libraries with bioactive fragment space. Bioorg Med Chem Lett 26:3594–3597.