J 2019

CaverDock: a molecular docking-based tool to analyse ligand transport through protein tunnels and channels

VÁVRA, Ondřej, Jiří FILIPOVIČ, Jan PLHÁK, David BEDNÁŘ, Sérgio Manuel MARQUES et. al.

Basic information

Original name

CaverDock: a molecular docking-based tool to analyse ligand transport through protein tunnels and channels

Name in Czech

CaverDock: na molekulovém dokingu založený nástroj k analýze transportu ligandu skrz tunely a kanály v proteinech

Authors

VÁVRA, Ondřej (203 Czech Republic, belonging to the institution), Jiří FILIPOVIČ (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution), Jan PLHÁK (203 Czech Republic, belonging to the institution), David BEDNÁŘ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Sérgio Manuel MARQUES (620 Portugal, belonging to the institution), Jan BREZOVSKÝ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Jan ŠTOURAČ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Luděk MATYSKA (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Jiří DAMBORSKÝ (203 Czech Republic, belonging to the institution)

Edition

Bioinformatics, Oxford, Oxford University Press, 2019, 1367-4803

Other information

Language

English

Type of outcome

Článek v odborném periodiku

Field of Study

10602 Biology , Evolutionary biology

Country of publisher

United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland

Confidentiality degree

není předmětem státního či obchodního tajemství

References:

Impact factor

Impact factor: 5.610

RIV identification code

RIV/00216224:14310/19:00110114

Organization unit

Faculty of Science

UT WoS

000506808900016

Keywords in English

HALOALKANE DEHALOGENASE LINB; ENERGY LANDSCAPE; ACTIVE-SITE; DYNAMICS; MECHANISM; BINDING; RECOGNITION; KINETICS

Tags

Tags

International impact, Reviewed
Změněno: 15/2/2023 22:12, Mgr. Michaela Hylsová, Ph.D.

Abstract

V originále

Motivation Protein tunnels and channels are key transport pathways that allow ligands to pass between proteins’ external and internal environments. These functionally important structural features warrant detailed attention. It is difficult to study the ligand binding and unbinding processes experimentally, while molecular dynamics simulations can be time-consuming and computationally demanding. Results CaverDock is a new software tool for analysing the ligand passage through the biomolecules. The method uses the optimized docking algorithm of AutoDock Vina for ligand placement docking and implements a parallel heuristic algorithm to search the space of possible trajectories. The duration of the simulations takes from minutes to a few hours. Here we describe the implementation of the method and demonstrate CaverDock’s usability by: (i) comparison of the results with other available tools, (ii) determination of the robustness with large ensembles of ligands and (iii) the analysis and comparison of the ligand trajectories in engineered tunnels. Thorough testing confirms that CaverDock is applicable for the fast analysis of ligand binding and unbinding in fundamental enzymology and protein engineering.

In Czech

Motivace Tunely a kanály v proteinech jsou klíčové transportní cesty, které umožňují ligandům projít mezi vnějším a vnitřním prostředí proteinu. Tyto funkčně důležité strukturní vlastnosti přitahují detailní pozornost. Experimentální studium navázání a odchodu ligandu je složité, zatímco studium pomocí molekulové dynamiky může být časově a výpočetně náročné. Výsledky CaverDock je nový softwareový nástroj pro analýzu průchodu ligandu skrz biomolekuly. Tato metoda využívá optimalizovaný dokovací algoritmus z AutoDock Vina pro umístění ligandu a implementuje paralelní heuristický algoritmus k prohledávání prostoru možných trajektorií. Čas simulací vyžaduje od munut po několik hodin. V tomto článku vysvětlujeme implementaci metody a demonstrujeme použitelnost CaverDocku pomocí: (i) porovnání výsledků s ostatními dostupnými nástroji, (ii) určení robustnosti na velkém ensamblu ligandů a (iii) analýzy a porovnání trajektorií ligandu v uměle modifikovaných tunelech. Testování potvrzuejže CaverDock je použitelný pro rychlou analýzu navázání a odchodu ligandu ve fundamentální enzymologii a proteinovém inženýrství.

Links

EF16_013/0001761, research and development project
Name: RECETOX RI
LM2015047, research and development project
Name: Česká národní infrastruktura pro biologická data (Acronym: ELIXIR-CZ)
Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Czech National Infrastructure for Biological Data
LM2015055, research and development project
Name: Centrum pro systémovou biologii (Acronym: C4SYS)
Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR
LM2015085, research and development project
Name: CERIT Scientific Cloud (Acronym: CERIT-SC)
Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, CERIT Scientific Cloud
814418, interní kód MU
Name: Synthetic biology-guided engineering of Pseudomonas putida for biofluorination (Acronym: SinFonia)
Investor: European Union, Leadership in enabling and industrial technologies (LEIT) (Industrial Leadership)

Files attached