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| Protein Active Site |
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Ligand |
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Docking |
Fig 1. 분자 도킹 |
분자 도킹(Molecular Docking)은 두개 또는 그 이상의 분자들이 서로 결합을하는 것을 예측하는
분야로서 실제 의약에 대한 응용으로서 단백질과 리간드의 결합이 가장 주목을 받고
있다. 리간드(Ligand)란 단백질의 결합 자리와 함께 반응하는 작은 분자를 말하며, 단백질의 결합자리(Binding
Site) 또는 활성자리(Active Site)란 단백질 중에 화합물들과 반응 활성을 잘 나타내는 알려진
부분을 말한다. 이 때 결합은 여러가지 형태로 가능한데 이런 것들을 결합모드(Binding Mode)라고 한다.
이런 분자도킹중 가장 중요한 응용은 가상탐색(Virtual Screening)인데, 데이터 베이스 안의 수많은
화합물 중에 가장 흥미롭고 좋은 활성을 갖을 화합물들을 가상적으로 골라내는 작업을 말한다. 이런 작업을 하기
위해서는 여러가지 계산 방법들이 적용 가능한데 최소화, 유전자 알고리즘 등의 방법이 사용되고 있다.
ViSION 은 Virtual Screening & Investigation On Network
의 약자이다.
프로그래밍적 측면
이 도킹 프로그램은 PC Grid 기반에 적절하게 프로그래밍 되었다. 모든 소스는 Microsoft
.NET framework 언어중 하나인 C#
으로 코딩되었다. BMDL(Bioinformatics & Molecular Design Library)은
분자 객체를 다루기 위한 라이브러리로 코딩되었고, 이 외에 C#용 OpenGL인 CsGL 이
3D 그래픽 라이브러리로 사용되었다.
유전자 알고리즘
 유전자
알고리즘은 유전학과 생물학적 진화에 기본하고 있는 알고리즘이다. 분자 도킹의 경우 단백질에 대한 리간드의 여러가지
상태 변수들이 정의 될 수 있는데 유전자 알고리즘에서는 각각이 유전자에 대응된다. 이때 리간드의 변화 상태는
유전형(genotype)에 대응되고, 반면에 이 변화에 따른 각 원자의 좌표는 표현형(phenotype)으로
대응된다. 분자 도킹에서 fitness값은 리간드와 단백질간의 상호 에너지로 표현될 수 있으며 이는 정의된 에너지
함수로 예측될 수 있다.
힘장 기반의 스코어 함수
 
단백질과 리간드의 결합세기를 표현하는 스코어 함수는 위와 같은 수식으로 나타내어 질 수 있는데 이는 여러가지
알려진 단백질 - 리간드의 결합구조(X선 구조)를 기반으로 하여 결합세기의 실험값을 통해 최적화 되었다. 일반적인
힘장 관련 항외에도 엔트로피 효과를 고려한 항도 추가 되었다.
ViSION은 그리드 기반의 방법을 사용하는데 이에 HFED를 이용하여 desolvation energy도
계산하여 추가되었다.
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