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Molegro Virtual Docker 2008

 
   
  Molegro Virtual Docker 2008- 藥物設計軟體
  Molegro Virtual Docker 2008 (MVD)
跨平台(Windows/MacOSX/Linux)的預測蛋白質跟化學小分子結合的軟體

軟體提供在Docking過程中所需的所有功能,從分子結構的 preparation到binding site的預測以及最後的小分子的結合位置及構型(conformation)

軟體本身藉由最新的演算法可以提供高準確性的docking結果,以及簡單好用的視窗介面操作
 
 
Molegro Virtual Docking提供:
‧高準確性的docking結果:與其他docking軟體相較之下,為準確率最高的(MVD: 87%, Glide: 82%, Surflex: 75%, FlexX: 58%)
‧簡單易用的軟體介面:提供互動步驟方法(wizard),讓使用者可以很快的設定及執行docking,也針對docking結果提供完整的視覺及分析工具
‧跨平台的整合:MVD 提供在Linux, Windows,及Mac平台的版本以及其結果可以在各平台存取

 
 
  ‧產品特色 Features
 
 
‧ 分子輸入及處理 - Molecule Import and Preparation
將分子結構檔案開啟後,軟體會自動處理分析檔案內的各種結構出來並分類(ligands, cofactors, water molecules and proteins)以及進行結構preparation
在處理分析過程中,如果有任何錯誤及注意訊息,可在軟體中的文字視窗知道
軟體本身有尋找分子的cavity的功能,可以找出分子中比較有可能的鍵解區域(binding locations),再針對此區域進行計算軟體提供質子化(protonation)的互動步驟方法,可以快速的定義出有可能質子化的分子(像是Histidine)及改變其質子化的狀態
 
 
‧ 嵌合 - Docking

軟體提供Docking的互動步驟模式來進行Docking的計算,在互動模式中,可以提供:
選擇哪些分子要進行Docking計算
選擇哪個鍵結區域來進行Docking計算(MVD會先自動計算出有可能的binding pockets)
設定演算法及計算過程的參數設定
管理及增加額外的限制條件在計算的過程中
檢查計算過程中的錯誤狀況

 
 
‧ 分析 - Analysis
藉由Pose Organizer可以分析及瀏覽上千以上docking的結果,也可依照自己的喜好針對來分析能量或interaction的結果。

 
 
 
‧ 序列及結構的視算 - Sequence and Structure Visualization
Sequence Viewer可以很快的找到所需要的residues,也提供以cartoon的方式表現出結構的二級結構。

 
 
 
‧ 限制條件 - Constraints
提供使用者針對能量或是化學小份子的特性來設定條件進行docking的預測。

 
 
 
‧ 回歸工具 - Regression Tool
提供以神經網路方式的Regression Tool,來進行結果的數值分析
 
 
‧ 支鏈可活動性 - Sidechain Flexibility
可模擬蛋白質active site的sidechain為flexibility的情況下進行docking,並由最後的結果最佳化其side chain的分佈情況。也提供客戶手動進行sidechain能量最小化的計算。
 
 
‧ 其他特性 - Other Features
‧ 可以在Mac (PowerPC及Intel), Linux (32-bit及64-bit), 及 Windows的平台執行
‧ 提供巨集的功能
‧ 提供客製化的分子表面及骨幹的表示
‧ Biomolecule generator可以轉換PDB檔案給軟體來用
‧ 提供文字標示分子的特性
‧ 提供線上幫助及檢查新版更新
‧ 提供使用MVD本身的scripting language及其他程式語言(Python已經包含)
‧ Pose Modifier可以提供使用者修改化學分子的結構
 
  ‧ 相關技術
  Gaussian 09是Gaussian系列電子結構程式的最新版本。它在化學、化工、生物化學、物理化學等化學相關領域方面具有強大的功能。
 
 
‧ Docking Algorithm

MVD本身研發出新的MolDock的演算法來預測 ligand - protein interaction。MolDock是一個新的混合的搜尋演算法,稱為guided differential evolution,其利用了differential evolution (DE) optimization 技術並配合cavity預測的演算法。Differential evolution的相關資料,可以參考 Storn and Price [1] in 1995。
MolDock已經發表在Journal of Medicinal Chemistry的期刊上,MolDock: A New Technique for High-Accuracy Molecular Docking。

Docking Product Accuracy
Molegro Virtual Docker 87.0%
Glide 81.8%
Surflex 75.3%
FlexX[*] 57.9%

Table 1: 選擇市面上docking軟體來測試準確度。其docking結果的正確性是跟實驗結果的RMSD在2.0A以內。在docking開始時,先針對ligands來進行能量最小化跟隨機化,及將所有水分子都移除掉。整個dataset為77個complexes的結構,此dataset是 Surflex set由Friesner et al.[2]的期刊中選出。[*]FlexX只有預測出其中的76個
 
 
 
‧ Evaluation Function
Docking scoring function是以 piecewise linear potential(PLP)[3]的方法。
 
 
‧ Binding Affinity

MVD利用下面的含算來計算binding energy

Ebinding = -5.68*pKi (in kJ/mol) (the numerical factor corresponds to a temperature of 297K).

預測pKi是利用結合energy terms及molecular descriptors的方法。pKi estimator是藉由超過200個complexes with known binding affinities來

 
 
‧ More Information
如需要知道更多有關資料,可以參考Molegro Virtual Docker 2007的使用手冊或是下面這些期刊:

[1] Storn, R.; Price, K. Differential Evolution - A Simple And Efficient Adaptive Scheme for Global Optimization over Continuous Spaces. Tech-report, International Computer Science Institute, Berkley, 1995.

[2] Friesner, R. A.; Banks, J. L.; Murphy, R. B.; Halgren, T. A. Glide: A New Approach for Rapid Accurate Docking And Scoring. 1. Method And Assessment of Docking Accuracy. J. Med. Chem. 2004, 47, 1739-1749.

[3] Gehlhaar, D. K.; Verkhivker, G.; Rejto, P. A.; Fogel, D. B.; Fogel, L. J.; Freer, S. T. Docking Conformationally Flexible Small Molecules Into a Protein Binding Site Through Evolutionary Programming. Proceedings of the Fourth International Conference on Evolutionary Programming 1995, 615-627.
 
 
  ‧ 常見問題
 
 
1.要如何獲得試用版的軟體?
如要試用30天完整功能的MVD,請連到原廠網頁上申請 [申請試用版]

如要夠買Molegro Virtual Docker 2007軟體,請直接跟我們聯絡
源資國際生物科技股份有限公司
電話:(02)27053433
http://www.tri-ibiotech.com.tw/
 
 
 
2.我要如何引用Molegro Virtual Docker 在我的期刊或是演講?
請在文章或演講內引用下面出處:
MolDock: A New Technique for High-Accuracy Molecular Docking Rene Thomsen and Mikael H. Christensen J. Med. Chem., 2006, 49(11), pp 3315 - 3321
Weblink: http://dx.doi.org/10.1021/jm051197e
 
 
 
3.Ligands檔案需要做哪些前處理?
基本上MVD可以讀取大部分通用的檔案格式,而且軟體本身也會自動定義出原子間的連接方式及鍵結種類和hybridization,也可以自動將氫原子加上去及定出每個原子的電荷。也提供GUI介面,讓使用者可以針對個別來進行修改。

Molegro Virtual Docker 可以讀取下列儲存格式的檔案:
‧ Protein Data Bank format (*.pdb *.ent)
‧ Sybyl Mol2 format (*.mol2)
‧ MDL Mol format (*.mol *.sdf *.sd *.mdl)
‧ Molegro MVDML format (*.mvdml)
 
 
 
4.Proteins需要作哪些前處理?
跟ligands一樣,MVD軟體本身就可以處理大部分Protein的檔案格式,也額外提供Protonation Wizard的GUI給使用者來設定不同的protonation狀態。

Molegro Virtual Docker 可以讀取下列儲存格式的檔案:
‧ Protein Data Bank format (*.pdb *.ent)
‧ Sybyl Mol2 format (*.mol2)
‧ Molegro MVDML format (*.mvdml)
 
 
 
5.支援哪些檔案格式?
Molegro Virtual Docker 可以讀取下列儲存格式的檔案:
‧ Protein Data Bank format (*.pdb *.ent)
‧ Sybyl Mol2 format (*.mol2)
‧ MDL Mol format (*.mol *.sdf *.sd *.mdl)
‧ Molegro MVDML format (*.mvdml)
 
 
 
6.我可以修改Scoring Fuction嗎?
是的,提供使用者利用各種能量變數 (像是 Van der Waals forces, electrostatic interactions and solvent terms)來建立出自己的scoring function。
另外也提供使用者來修改能量位階及預測活性等功能。
 
 
 
7.MVD可以處理DNA-Protein complex嗎?
是的,可以處理。但是需要將DNA轉換成為ligand的身份,並將他設定為cofactors,再進行 docking時,將cofactors一起考慮進去。但是要額外注意一點是,在最後的scorinig fuction中只會計算Protein-Ligand complexes的部分。
 
 
 
8.MVD可以進行Protein-Protein Docking嗎?
先階段還沒有支援
 
 
 
9.MVD可以支援金屬離子在active site來進行docking嗎?
金屬離子處理的方式,也是將他當成cofactor來處理,在計算過程中,只會考慮到 steric (Van der Waals) and eletrostatic 的作用力。 先階段MVD還沒有一個專門的力場來處理金屬離子。
 
 
 
10.MVD可以計算Binding Affinity嗎?
Molegro Virtual Docker 可以提供大略的初估的binding affinity值給使用者
 
 
 
11.MVD可以支援 flexible ligands and/or receptor flexibility的運算嗎?
The optimal position, rotation, and torsion angles of rotatable bonds are determined during the docking run. The rotatable bonds are single bond not part of a ring. Bonds can be chosen to be held fixed during docking (allowing for partial or fully rigid docking).

Ring conformations and bond lengths are not changed during the docking simulation. In order to investigate different ring conformations a molecular modeling tool should be used, and a few of the conformations with lowest energy should be docked.

It is possible to simulate 'induced fit' effects during the docking simulation: in MVD this is done by softening the potential during the docking (by increasing the tolerance of the PLP-potentials or by weakening selected sidechains interactions), docking a diverse set of poses, and finally optimizing the sidechain configurations. Notice that the backbone atoms of the protein will be held fixed - only the sidechain angles are changed.
 
 
 
12.我要如何讓軟體自動執行docking (batch jobs)?
軟體本身GUI就支援Multiple ligands對同一個protein的docking處理,並會將docking後的結果進行分析,將相同的結果合在一起。也提供利用軟體本身 script或是其他程式語言(像是Python)在console的環境下來進行全自動的docking。
 
 
 
13.我要如何安狀MVD的license?
將license檔案複製到MVD的執行程式的目錄下,通常default的程式位置是 C:\Program Files\Molegro\MVD2006\bin 。還要注意一下,你的license的附檔名一定要是'.license'.
 
 
 
14.MVD支援哪些作業系統/平台?
MVD 2007 可以在 Windows, Mac 和 Linux執行
Windows

MVD 2007 支援 Windows XP, Windows 2000 及 Windows Server 2003.
Mac

MVD 2007 支援 Mac OS X v10.4 及 其他更新版的 Mac OS X (包含PowerPC 和 Intel 架構).
Linux
在 Linux方面,支援 32-bit 及 64-bit 的 x86 (PC) 的架構.

MVD 2007 已經測試過下面這些種類的Linux的運算:
‧ Debian 3.1
‧ Fedora Core 3,4 and 5
‧ Gentoo 2005.1
‧ Red Hat Enterprise Linux AS 3 and AS 4
‧ SUSE Linux 10 (using KDE 3.5)
‧ Ubuntu Linux 5.10, 6.10 (both 32 and 64-bit)
 
 
 
15.MVD可以用來進行 virtual screening嗎?
當初在設計MVD的 Docking Wizard 的圖形介面時,只設定能處理有限數量的ligands(少於1000).
如果要進行大量的docking,可以考慮使用script的方式來處理。
 
 
  ‧ 免費試用
   
 
申請30天全功能的試用版軟體,可以直接e-mail給原廠 trial@molegro.com
請在mail中,提供下面資料(請以英文書寫)

‧ Your full name
‧ The company or academic institution you are affiliated with.
‧ The operating system you plan to run Molegro Virtual Docker on (for Linux users: please state the name of the Linux distribution)

或是直接於官方網頁上直接填寫表格 [線上申請網頁]
 
  ‧ ‧ 相關文件下載
   
 
Molegro Virtual Docker的原廠傳單(PDF格式) [Download]
軟體相關期刊
MolDock: A New Technique for Higa-Accuracy Molecular Docking
Rene Thomsen and Mikael H. Christensen J. Med. Chem.; 2006; 49(11) pp 3315 - 3321;
Molegro Virtual Docker 2.0使用手冊 (PDF格式,177頁,英文) [Download]

 

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