Farmakofor Screening menggunakan Ligand Scout

FARMAKOFOR SCREENING

Farmakofor screening merupakan bagian dari metode CADD, yaitu Ligand-based Drug Design (LBDD). Pada metode ini kita akan mengetahui compound aktif dari senyawa uji berdasarkan hasil screening fitur farmakofor. Berikut ini tahapan dalam melakukan LBDD terdiri dari validasi metode dan screening ligan uji.

Validasi Metode

    Validasi metode bertujuan memperoleh model farmakofor terbaik berdasarkan ROC (Receiver Operating Characteristic) yang terdiri dari nilai AUC (Area Under Curve) dan IF (Enrichment Factor) 100% sehingga digunakan untuk screening senyawa uji. 

1. Mendownload actives dan decoys

    Actives dan decoys dapat didownload pada website dude.docking.org dimana kita dapat mencari target dengan mengklik browse kemudian tentukan nama target, misalnya ACE (Angiotensin-converting enzyme). Kemudian download actives_final.sdf.gz juga decoys_final.sdf.gz 

Video 1. Mendowload actives & decoys dari dude

2. Membuat perbandingan senyawa actives dan decoys

    

    Senyawa actives dan decoys yang telah didownload dari dude kemudian dibuat perbandingan 100 : 400 (1 : 4). Ini artinya actives dibuat 100 senyawa sedangkan decoys 400 senyawa yang umum digunakan menggunakan software BIOVIA Discovery Studio (DS). Bisa juga menggunakan excel secara manual.

     Cara membuat perbandingan tersebut pada DS adalah klik kanan, pilih view, pilih Graphics, pilih senyawa yang akan dihapus dengan cara random (acak), pilih menu file, lalu save as, beri nama file kemudian save as type pilih MDL MOL/SD Files, lalu save.

Video 2. Membuat perbandingan senyawa actives dan decoys

3. Membuat database actives dan decoys

    

     Database dari actives dan decoys dibuat menggunakan software LigandScout (LS) dimana digunakan adalah Ligand-Based. Pilih file, lalu open, pilih actives_100.sdf atau decoys_400.sdf kemudian ctrl + A untuk blok, lalu pilih Ligand-Set, Flag Selected Molecules, As Training Set. Kemudian pilih menu files dan klik save as File... lalu tulis nama files dan pilih tipe file Library in Local Database (*.ldb) kemudian save akan muncul icon Fast lalu Next tunggu sampai muncul tulisan "Screening database has been creted successfully!" lalu klik Finish.

Video 3. Membuat database actives & decoys (1)

Video 4. Membuat database actives & decoys (2)

4. Screening pharmacophores (model farmakofor)

    Database yang telah dibuat baik actives maupun decoys dilakukan screening farmakofor menggunakan LS. Klik menu file, pilih database_actives.ldb lalu open file, blok dengan ctrl + A, kemudian pilih cluster ligand-set, lalu Ok. Pilih Cluster ID untuk mengurutkan dari terbesar ke terkecil (cluster yang sama dibuat type ignored. JGN lupa sisakan hanya 1 untuk type training) dengan memilih pada menu Ligand-Set. Kemudian blok, lalu Create Ligand-Based Pharmacophore, lalu Ok tunggu sampai muncul 10 model farmakofor.

Video 5. Screening Pharmacophores    

5. Visualisasi hasil screening (kurva ROC)

    Hasil screening farmakofor dilihat dari 10 model yang diperoleh, dimana nilai AUC 100% harus lebih atau sama dengan 70%. Cara melihat hasil screening dengan memilih menu Screening, pilih Load Screening Database (untuk Database_actives.ldb - Size: 100 molecule dipilih warna hijau sedangkan Database_decoys.ldb - Size: 400 molecule dipilih warna merah). Kemudian lakukan visualisasi untuk melihat nilai AUC 100% dari model 1-10, yaitu mengklik Ligand-Base, pilih Screening Perspective, lalu pilih Screening dan mengklik Perform Screening. Untuk melihat hasil visualisasi dengan mengklik Plot ROC Curve pada menu Screening.

Video 6. Visualisasi hasil screening (kurva ROC)   

Screening Ligan Uji

Screening ligan uji bertujuan untuk mengetahui senyawa aktif berdasarkan fitur dan fit farmakofor yang diperoleh.

1. Membuat database ligan uji

     Senyawa uji didownload dari website pubchem.ncbi.nlm.nih.gov kemudian download senyawa yang diinginkan dalam format SDF. Kemudian membuka LS dengan memilih menu Ligand-Base, lalu File, Open, pilih ligand uji (Format SDF), lalu klik Open File, lalu pilih Type "Test", kemudian pilih menu File, lalu Insert (untuk meng-add senyawa uji lainnya), kemudian pilih Append to Ligand-set, lalu ctrl + A untuk blok kemudian pilih menu Ligand-Set, lalu As Test-Set, kemudian pilih menu File, lalu Save as File... dan tulis nama file serta piih type file Library in Local Database (*.ldb). Kemudian save akan muncul icon Fast lalu Next tunggu sampai muncul tulisan "Screening database has been creted successfully!" lalu klik Finish.

Video 7. Membuat database ligan uji   

2. Screening pharmacophores dan visualisasi hasil (pharmacophores fit score and features) 

 Pilih model farmakofor terbaik berdasarkan nilai AUC 100%. Kemudian memilih menu Screening, pilih Load Screening Database lalu pilih Database_ligandtest.ldb dipilih warna hijau. Lalu mengklik Perform Screening untuk menscreening senyawa aktif berdasarkan nilai fit score farmakofor. Kemudian name yang muncul adalah kode senyawa berdasarkan Pubchem sehingga perlu dicek nama kode tersebut untuk mengetahui nama senyawa aktif. Selain itu, dapat pula mengetahui fitur farmakofor [hydrophobic (HY), hydrogen bond acceptor (HBA), hydrogen bond donor (HBD), positive ion (PI), negative ion (NI), and aromatic (AR)].

Video 8. Screening senyawa uji dan visualisasi fitur farmakofor