速度vs精度：在AutoDock Vina中，不同对接盒子Box Size 、 Exhaustiveness对配体姿势精度的影响

速度vs精度：在AutoDock Vina中，不同对接盒子Box Size 、 Exhaustiveness对配体姿势精度的影响

介绍：

在Autodock Vina的中，用户需要提供两个关键的相关参数:

1)盒子大小（Box Size），即对接搜索空间的大小;

2)Exhaustiveness，即从随机配体结构开始的独立运行的数量(每一次运行都由连续的局部优化步骤组成，其中包括对评分函数及其在位置-方向-扭矩坐标中的导数的许多评估)。Exhaustiveness通常直接与运行时间相关。Exhaustiveness越低对接速度越快，Exhaustiveness越高搜索空间更全面。

我们使用Autodock Vina对PDBbind v2017 refine数据集进行了对接探索Exhaustiveness对对接能力的影响。对于所有的盒子大小，Exhaustiveness=1始终表现最差，当对接盒子越大越差。不断增加的Exhaustiveness显著提高了所有盒子大小的对接能力，但对于更大的搜索盒子尤其如此。当Exhaustiveness大于25时，mRMSD值变化最小。

实验设置：

本研究使用的PDBbind v2017 refined数据集由蛋白质数据库(PDB)中可用的4154个实验确定的蛋白质-配体复合物结构组成。受体和配体使用*AutoDockTools (prepare ligand4.py和prepare receptor4.py)*转换为PDBQT格式。使用了5种不同的Exhaustiveness:1、8、25、50、75、100，其余参数设置为Autodock Vina中的默认值，对接使用AutoDock Vina 1.1.2完成。

PDBbind含有不同大小的蛋白质，具有不同的口袋体积。对于每个复合物，**将搜索框的中心设置为结晶配体的几何中心。**每个蛋白质的对接盒子大小使用两个标准来选择:1)（配体实验一）无论配体大小如何，边缘设置为15,20,25,30 Å;2)（配体实验二）作为使用eBoxsize计算的结晶配体的旋转半径(Rg)的因子（即根据配体大小固定对接盒子）。使用边为X和两倍X (2X)的立方盒。所有的计算都用不同的种子进行了三次。利用OpenBabel中的obrms模块计算配体的重原子均方根偏差(RMSD)。

实验结果：

1、对于特定的box size，增加Exhaustiveness会得到更准确的配体姿势，

2、增加box size增大了搜索空间，因此需要更大的Exhaustiveness。

3、对于配体实验一，Exhaustiveness最大可以设为25，此时对接能力已收敛，超过25mRMSD不再有显著变化。

4、使用eBoxsize工具根据配体尺寸定义box size，该工具旨在计算最佳对接box size，以最大限度地提高绑定位姿预测的准确性。该工具生成的盒子只大到足以包含晶体配体口袋，因此由于可用搜索空间小，提供了非常高的对接能力。虽然这种方法并不意味着用于真实世界的化学文库虚拟筛选，以识别潜在的类药物分子，但我们已经使用它来标准化基于配体大小的盒子大小。由于上述原因，

如果box size较小（X），从6到40 Å，Exhaustiveness值对mRMSD的影响较小。

然而，对于更大的盒子(2X)， mRMSD值分别为5.4 Å， 2.2 Å和1.6 Å，在耗尽性为1,8和25时，影响是严重的。在25岁之后mRMSD略有下降，并似乎在耗尽性50时趋于一致。总的来说，使用这两种盒子大小方法的结果是相似的。

5、在三个种子/独立运行中（random seed），所有结果都是一致的。

在低Exhaustiveness对接中，Exhaustiveness和准确性之间的权衡会严重损害准确性，同样，运行Exhaustiveness> 25的值基本上是没有用的。总的来说，Autodock Vina中的默认Exhaustiveness=8表现良好(即，当使用RMSD < 2.0 Å的截止值时)，但使用25的值会导致稍微更好的结果。因此，本研究建议Autodock Vina用户选择耗尽性值为8，如果计算资源可用，也可以选择25。