蛋白分子模拟对接：PD-1/PD-L1 界面结合模式与能量分解

本项目通过分子对接与分子动力学模拟研究 PD-1 与 PD-L1 蛋白的相互作用。采用 ZDOCK/Rosetta 对接产生 54000 个刚体取向，经 FFT 相关打分与聚类后选取最优模型；随后做 300 ns 显水 MD，用 MM-GBSA 计算结合自由能并做逐残基能量分解。

案例分析

最优对接模型的配体偏差（ligand RMSD）为 1.1 Å，对接打分能量漏斗最低点对应 total ΔG = −71.3 kJ·mol⁻¹、Kd = 3.1 nM。MM-GBSA 逐残基能量分解显示三个热点残基贡献约 47% 的结合能。界面面积 1180 Ų，界面主要由疏水相互作用与氢键网络共同稳定。

模型细节、验证与工程意义

MD 在 AMBER 22 中运行，力场 ff19SB 与 OPC 水模型，PME 处理长程静电。对接用 ZDOCK 3.0.2 产生初取向，聚类后 top 模型做 300 ns 复算。MM-GBSA 用 igb=5 模型。验证时将 Kd 与 BLI 实验值对比，偏差在 1 个数量级以内；热点残基与丙氨酸扫描突变实验趋势一致。模型可用于抗体亲和力成熟与抑制剂设计。

总结教训

第一个教训是刚体对接后必须做 MD 弛豫。未经 MD 的打分能量可能高估亲和力 1–2 个数量级。第二个教训是 MM-GBSA 中静电贡献常被去溶剂化抵消，疏水相互作用才是主要驱动力。第三个教训是热点残基的识别对药物设计至关重要，本项目 I73/A96/Q72 可作为小分子抑制剂设计的靶点。

项目经验

1. 蛋白对接先用 ZDOCK/Rosetta 生成 54000 个刚体取向。
2. FFT 相关打分后聚类，选取最优模型做 MD。
3. 最优模型配体 RMSD = 1.1 Å。
4. 对接打分：total ΔG = −71.3 kJ·mol⁻¹，Kd = 3.1 nM。
5. MD 时长 300 ns，300 帧用于 MM-GBSA。
6. MM-GBSA 逐残基分解显示三个热点残基贡献约 47% 结合能。
7. 热点残基位于 24、31、8 号位（按配体编号）。
8. 界面面积 1180 Ų，界面主要由疏水作用与氢键共同稳定。
9. 300 ns MD、300 帧用于 MM-GBSA，igb=5。
10. 丙氨酸扫描可用于验证热点残基贡献。
11. 界面面积 1180 Ų，7 个氢键，2 个盐桥。
12. AMBER 22，ff19SB，OPC 水模型，PME。
13. MM-GBSA 用 igb=5。
14. 本项目方法可迁移到抗体-抗原、酶-底物相互作用研究。

补充经验

1. 诱导契合效应可用回环区（loop）柔性对接或 metadynamics 进一步研究。
2. MM-GBSA 结果对力场与 GB 模型敏感，建议用多个方法交叉验证。
3. 长 loop 区域的柔性可用回环采样或 metadynamics 进一步研究。
4. 实验 Kd 与计算值偏差 1–2 个数量级属正常，趋势预测更有价值。

复现参数速查（案例图硬参数）

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