10款对接软件性能评测

分子对接作为现代基于结构的药物设计最流行的计算机工具，不但可以识别配体与靶蛋白正确的结合模式，也能评估它们之间的作用强度。详细评估分子对接程序进行的优劣，对于合理利用这些工具是非常必要的。研究者利用PDBbind数据库中2002个蛋白和配体晶体结构，详细评估了10款对接程序预测结合模式和亲和力的性能，包括商业软件LigandFit, Glide, GOLD, MOE, Surflex，学术软件AutoDock, AutoDock Vina,LeDock, rDock, UCSF DOCK。数据表明GOLD和LeDock在采样性能上最好，Gold的得分靠前的结合模式（Topscored pose）预测准确率为59.8%，LeDock最优结合模式（Best pose）的预测准确率为80.8%。而在结合亲和力预测上AutoDock Vina相比其他软件最打分性能最优，top pose相关性系数皮尔森/斯皮尔曼相关系数为0.564/0.580，best pose预测性能rp/rs为0.569/0.584。数据表明商业软件和学术软件在性能上没有明显的优劣之分。多数对接程序可以有效识别准确的结合模式，但是在亲和力预测上均表现不佳。只是在某些蛋白家族上能够实现打分结果与实验亲和力的高度现相关性。

结合模式预测精度

利用RMSD阈值累计分布统计各个打分函数在预测结合模式性能上的表现，结果如下图所示，其中A为学术软件Top scored pose的RMSD累计分布图，B为商业软件Topscored pose的RMSD累计分布图，C为学术软件Bestpose的RMSD累计分布图，D为商业软件Best pose的RMSD累计分布图。

学术软件在Bestscored pose预测准确度排名：

LeDock(57.4%)>rDock(50.3%)≈AutodockVina(49.0%)>AutoDock(PSO)(47.3%)

>UCSD DOCK(44%)>AutoDock (LGA)(37.4%)

商业软件Bestscored pose准确度排序为：

GOLD(59.8%) >Glide(XP)(57.8%) >Glide (SP)(53.8%)

>Surflex-Dock(53.2%) >LigandFit(46.1%) >MOE Dock(45.6%)

总的来说，在预测结合模式上学术软件的Top scored pose准确度的平均值为47.4%，Best pose的准确度平均值为68.4%，而商业软件其平均值分别是54.0%和67.8%，稍微比学术软件好，但是并不具备统计显著性。

可旋转键影响对接成功率

数据结果表明，对接程序在处理可旋转键超过20个的小分子的时候对接成率明显下降，考虑到大部分上市药物的可旋转键数目在10 以内，评估10以内可旋转键数目的分子的对接成功率发现LeDock，rDock，Glide(SP)，Glide(XP)和 GOLD 在Top scored poses的成功率上性能较好，LeDock，rDock，Glide(SP) 和Surflex-Dock在预测Best poses的成功率较好。

预测亲和力性能评估

利用对接分值与实验亲和数值相关性系数皮尔逊和斯皮尔曼系数(rp/rs）来评估对接程序的打分性能，10款对接程序的总体性关系系数如下表所示，可以看到总体上AutoDock Vina和GOLD打分和实验数值相关性系数最高，但是在个体蛋白上具有较大差异。

根据rs看，对接函数打分性能排名为：

学术软件：

Autodock-Vina(0.580) >Autodock-(PSO)(0.534) >LeDock(0.462)

>UCSF-DOCK (0.331) > rDock(0.017)

商业软件：

MOE (0.589) >GOLD(0.515) >Glide(0.473)

>Surflex-Dock(0.370) >LigandFit(0.221)

综上，对接程序在结合模式上表现优秀，无论是学术还是商业软件，但是在预测亲和力上均存在一定的瑕疵，而且不同体系的蛋白质性能也具较大差异，因此建议使用者根据自己的体系进行评估后再行决定使用哪一款对接程序。

参考文献：

Wang Z, Sun H, Yao X, et al. Comprehensive evaluation of ten docking programs on a diverse set of protein–ligand complexes: the prediction accuracy of sampling power and scoring power[J]. Physical hemistry Chemical Physics, 2016, 18(18): 12964-12975.

来源：AIDDPro