Searching the conformational space for docking
ಆಣ್ವಿಕ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ, ಡಾಕಿಂಗ್ ಎನ್ನುವುದು ಸ್ಥಿರವಾದ ಸಂಕೀರ್ಣದಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಬಂಧಿಸಿದಾಗ ಒಂದು ಅಣುವಿನ ಆದ್ಯತೆಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಊಹಿಸುವ ಒಂದು ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಪ್ರೋಟೀನ್ ಡಾಕಿಂಗ್ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ, ಹುಡುಕಾಟದ ಸ್ಥಳವು ಲಿಗಂಡ್ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಪ್ರೋಟೀನ್ನ ಎಲ್ಲಾ ಸಂಭಾವ್ಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಫ್ಲೆಕ್ಸಿಬಲ್ ಡಾಕಿಂಗ್ ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ ಲಿಗ್ಯಾಂಡ್ನ ಎಲ್ಲಾ ಸಂಭವನೀಯ ರೂಪಾಂತರಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಯಾಗಿರುವ ಪ್ರೋಟೀನ್ನ ಎಲ್ಲಾ ಸಂಭವನೀಯ ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಸಂಪನ್ಮೂಲಗಳೊಂದಿಗೆ, ಈ ಹುಡುಕಾಟ ಸ್ಥಳಗಳನ್ನು ಸಮಗ್ರವಾಗಿ ಅನ್ವೇಷಿಸುವುದು ಅಸಾಧ್ಯ; ಬದಲಿಗೆ, ಹುಡುಕಾಟ ಸ್ಥಳವನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ದಕ್ಷತೆಯೊಂದಿಗೆ ಸ್ಯಾಂಪಲ್ ಮಾಡಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುವ ಅನೇಕ ತಂತ್ರಗಳಿವೆ. ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಡಾಕಿಂಗ್ ಪ್ರೋಗ್ರಾಂಗಳು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಲಿಗಂಡ್ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಗ್ರಾಹಕವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಹಲವಾರು ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ನಡೆಯುತ್ತವೆ. ಜೋಡಿಯ ಪ್ರತಿಯೊಂದು "ಸ್ನ್ಯಾಪ್ಶಾಟ್" ಅನ್ನು ಭಂಗಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮಾಲಿಕ್ಯುಲರ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ (ಎಮ್ಡಿ) ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ಗಳು ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ, ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾಗಿ ಹಿಡಿದಿಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಲಿಗಂಡ್ಗೆ ಅವುಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ಜಾಗವನ್ನು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ಅವಕಾಶ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾದ ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ನಂತರ ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಿಮ್ಯುಲೇಟೆಡ್ ಅನೀಲಿಂಗ್ ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಎಮ್ಡಿ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಅನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಣ್ಣ ಎಂಡಿ ಎನರ್ಜಿ ಮಿನಿಮೈಸೇಶನ್ ಹಂತಗಳೊಂದಿಗೆ ಪೂರಕಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಒಟ್ಟಾರೆ ಸ್ಕೋರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಶ್ರೇಣೀಕರಿಸಲು ಎಂಡಿ ರನ್ಗಳಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್-ದುಬಾರಿ ವಿಧಾನವಾಗಿದ್ದರೂ (ಸಂಭಾವ್ಯವಾಗಿ ನೂರಾರು ಎಂಡಿ ರನ್ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ), ಇದು ಕೆಲವು ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆಃ ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಯಾವುದೇ ವಿಶೇಷ ಶಕ್ತಿ/ಸ್ಕೋರಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಗಳ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ. ಎಂಡಿ ಫೋರ್ಸ್-ಫೀಲ್ಡ್ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಮಂಜಸವಾದ ಭಂಗಿಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಬಳಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ರಚನೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು. ಡಾಕಿಂಗ್ಗಾಗಿ ಐಜೆನ್ ಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಸ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಅನೇಕ ರಚನೆಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಡಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಕನ್ಸ್ಟ್ರೈನ್ಡ್ ಎಸೆನ್ಷಿಯಲ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ವಿಧಾನವನ್ನು (ಡಿಸಿಇಡಿ) ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ವಿಧಾನವು, ಹೆಚ್ಚಿನ ದುಬಾರಿ ಎಂಡಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುತ್ತದೆಯಾದರೂ, ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಗ್ರಾಹಕದಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಅಗತ್ಯ ಚಲನೆಗಳನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಬಹುದು, ಇದು ಒರಟಾದ-ಧಾನ್ಯದ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ಒಂದು ರೂಪವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಆಕಾರ-ಪೂರಕತೆ ವಿಧಾನಗಳು ಅನೇಕ ಡಾಕಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ತಂತ್ರ, ಆಕಾರ-ಪೂರಕತೆ ವಿಧಾನಗಳು ಸೂಕ್ತವಾದ ಭಂಗಿಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಗ್ರಾಹಕ ಮತ್ತು ಲಿಗ್ಯಾಂಡ್ನ ನಡುವಿನ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತವೆ. ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳಲ್ಲಿ ಡಾಕ್, ಫ್ರೆಡ್, ಗ್ಲೈಡ್, ಸರ್ಫ್ಲೆಕ್ಸ್, ಇಹೈಟ್ಸ್ ಮತ್ತು ಇನ್ನೂ ಅನೇಕ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳು ಸೇರಿವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಧಾನಗಳು ರಚನಾತ್ಮಕ ಪೂರಕತೆ ಮತ್ತು ಬಂಧಿಸುವ ಪೂರಕತೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸೀಮಿತ ಸಂಖ್ಯೆಯ ವಿವರಣೆಗಳ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತವೆ. ರಚನಾತ್ಮಕ ಪೂರಕತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ದ್ರಾವಕ-ಪ್ರವೇಶಿಸಬಹುದಾದ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ, ಒಟ್ಟಾರೆ ಆಕಾರ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟೀನ್ ಮತ್ತು ಲಿಗ್ಯಾಂಡ್ನಲ್ಲಿನ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ನಿರ್ಬಂಧಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಅಣುಗಳ ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ವಿವರಣೆಯಾಗಿದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಲಿಗಂಡ್ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗೆ ಎಷ್ಟು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಬಂಧಿಸುವ ಪೂರಕತೆಯು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಸಂಪರ್ಕಗಳು ಮತ್ತು ವ್ಯಾನ್ ಡರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಂತಹ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಎರಡೂ ರೀತಿಯ ವಿವರಣಾಕಾರಗಳನ್ನು ರಚನಾತ್ಮಕ ಟೆಂಪ್ಲೆಟ್ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಅವುಗಳನ್ನು ಪ್ರೋಟೀನ್ನ ಸಕ್ರಿಯ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಚೆನ್ನಾಗಿ ಬಂಧಿಸುವ ಸಂಭಾವ್ಯ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು (ಡೇಟಾಬೇಸ್ನಿಂದ ಅಥವಾ ಬಳಕೆದಾರ-ನೀಡಿದ ಇನ್ಪುಟ್ಗಳಿಂದ) ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಹೊಂದಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಲ್-ಆಟಮ್ ಮಾಲಿಕ್ಯುಲರ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಈ ವಿಧಾನಗಳು ಪ್ರೋಟೀನ್ ಮತ್ತು ಲಿಗಂಡ್ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ಬಂಧಿಸುವ ಭಂಗಿಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿವೆ. ಜೆನೆಟಿಕ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಬಳಸಿದ ಎರಡು ಡಾಕಿಂಗ್ ಪ್ರೋಗ್ರಾಂಗಳು ಈ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ಸೇರಿವೆಃ ಗೋಲ್ಡ್ ಮತ್ತು ಆಟೋಡಾಕ್. ಜೆನೆಟಿಕ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ಗಳು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಯ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಜೋಡಣೆಯನ್ನು "ಜೀನ್" ಎಂದು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ಮೂಲಕ ದೊಡ್ಡ ರಚನಾತ್ಮಕ ಜಾಗವನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ-ಇದು ಮೂಲತಃ ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಮತ್ತು ಲಿಗಂಡ್ ಜಂಟಿಯಾಗಿ ವ್ಯಾಪಿಸಿದೆ. ಇಡೀ ಜೀನೋಮ್ ಹೀಗೆ ಅನ್ವೇಷಿಸಬೇಕಾದ ಸಂಪೂರ್ಣ ಶಕ್ತಿಯ ಭೂದೃಶ್ಯವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಜೀನೋಮ್ನ ವಿಕಾಸದ ಅನುಕರಣೆಯನ್ನು ಜೈವಿಕ ವಿಕಾಸದಂತೆಯೇ ಕ್ರಾಸ್-ಓವರ್ ತಂತ್ರಗಳಿಂದ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಜೋಡಿ ವ್ಯಕ್ತಿಗಳು (ರೂಪಾಂತರಗಳು) ಸಂತತಿಯಲ್ಲಿ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ರೂಪಾಂತರದ ಸಾಧ್ಯತೆಯೊಂದಿಗೆ "ಬೆಸೆದುಕೊಂಡಿರುತ್ತಾರೆ". ಈ ವಿಧಾನಗಳು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ನಿಜವಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ನಿಕಟತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳುವಾಗ ವಿಶಾಲವಾದ ರಾಜ್ಯ-ಜಾಗವನ್ನು ಮಾದರಿ ಮಾಡಲು ಬಹಳ ಉಪಯುಕ್ತವೆಂದು ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ. ಆನುವಂಶಿಕ ಕ್ರಮಾವಳಿಗಳು ದೊಡ್ಡ ರಚನಾತ್ಮಕ ಸ್ಥಳವನ್ನು ಮಾದರಿ ಮಾಡುವಲ್ಲಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಯಶಸ್ವಿಯಾದರೂ, ಅನೇಕ ಡಾಕಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳಿಗೆ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಉಳಿಯಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಲಿಗಂಡ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ತಿರುಗಿಸಲು ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟೀನ್ನ ಸಕ್ರಿಯ ಸ್ಥಳಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರೋಟೀನ್ಗೆ ಬಂಧಿಸಬಹುದಾದ ಲಿಗಂಡ್ಗಳ ಬಗ್ಗೆ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಉತ್ತರಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಜೆನೆಟಿಕ್ ಕ್ರಮಾವಳಿಗಳಿಗೆ ಅನೇಕ ರನ್ಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ. ಸರಿಯಾದ ಭಂಗಿಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ ಜೆನೆಟಿಕ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಚಲಾಯಿಸಲು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಸಮಯವು ದೀರ್ಘವಾಗಿರಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ವಿಧಾನಗಳು ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ದೊಡ್ಡ ದತ್ತಸಂಚಯಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸುವಲ್ಲಿ ಆಕಾರ ಪೂರಕ-ಆಧಾರಿತ ವಿಧಾನಗಳಂತೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಶಕ್ತಿಗಳ ಗ್ರಿಡ್-ಆಧಾರಿತ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನವನ್ನು ಬಳಸುವುದರಲ್ಲಿ ಇತ್ತೀಚಿನ ಸುಧಾರಣೆಗಳು, ಆಸಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಳೀಯ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ (ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳು) ಮಾತ್ರ ರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳ ಪರಿಶೋಧನೆಯನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಸುಧಾರಿತ ಟ್ಯಾಬ್ಲಿಂಗ್ ವಿಧಾನಗಳು ಆನುವಂಶಿಕ ಕ್ರಮಾವಳಿಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಿವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ವರ್ಚುವಲ್ ಸ್ಕ್ರೀನಿಂಗ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿಸಿವೆ. ಡಾಕಿಂಗ್ ಪ್ರೋಟೀನ್ ರಚನೆ ಬಯೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ವಿಧಾನಗಳು ಬಯೋಇನ್ಫರ್ಮ್ಯಾಟಿಕ್ಸ್