CN112102886B - 一种化合物呈味判别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化合物呈味判别方法，将结果参数值分别带入判别函数中，结果最大的值对应的即是呈味小分子的呈味判别结果。本发明从呈味原理出发，根据呈味小分子和受体蛋白T1R2‑T1R3的对接结果进行分析，结合建立的呈味判别模型，判断呈味小分子可能的味道，具有判别准确度高、结果直观立体、结合程序可批量化处理，应用方便。
Description
技术领域
本发明属于分子模拟领域，具体是涉及一种化合物呈味判别方法。
背景技术
呈味化合物是具有一定味感的化合物，如甜味、酸味、苦味化合物，目前尚无对于小分子呈味属性的判断方法。
人类之所以能感受到酸甜苦等味觉物质，从生理上来讲是因为呈味小分子与人体内相应的味觉蛋白活性区域发生了特异性结合，从而诱导下游信号，产生相应味觉感受。分子对接指的是已知两个分子三维结构（一般是小分子配体与大分子蛋白受体），研究二者之间是否可以结合，预测分子结合的模式，搜索配体和受体活性区域稳定结合的自由能最低构象。
如何利用不同呈味分子在T1R2-T1R3蛋白的对接模式不同，采用分子对接方法，构建酸、甜、苦标准呈味小分子与T1R2-T1R3蛋白的对子对接模型，并提取分子对接结果关键参数，依据分子对接结果关键参数，建立酸、甜、苦呈味分子的呈味判别模型，实现对小分子呈味的定性判别，是值得研究的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有呈味化合物判别方法的不足，利用不同呈味分子在T1R2-T1R3蛋白上的结合方式不同，导致其对接结果关键参数的不同，从而建立一种简单有效的呈味化合物判别方法。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数。
一种化合物呈味判别方法，按以下进行：将结果参数值分别带入到下面三个判别函数中，结果最大的值对应的即是呈味小分子的呈味判别结果：
酸味成分= 1.451*BE – 1.590*ImE + 3.807*IE + 0.379*RR – 20.504；
甜味成分= -1.732*BE - 0.088*ImE – 2.271*IE + 0.195*RR – 15.776；
苦味成分= -4.417*BE + 0.208*ImE - 0.791*IE + 0.223*RR - 25.212；
其中：
BE 为结合能量，等于分子间能量和扭转自由能之和；
ImE为分子间能量；
IE为分子内能量；
RR为当前结构相对于参比构象的均方差值。
本发明涉及的一种化合物呈味判别方法，包括如下步骤：
步骤（1）、将呈味小分子和受体蛋白T1R2-T1R3进行预处理后，导入分子对接软件中，完成对接盒子和对接参数设置，进行分子对接，导出分子对接结果；
步骤（2）、呈味判别
将对接结果参数值分别带入到下面三个贝叶斯判别函数中：
酸味成分= 1.451*BE – 1.590*ImE + 3.807*IE + 0.379*RR – 20.504；
甜味成分= -1.732*BE - 0.088*ImE – 2.271*IE + 0.195*RR – 15.776；
苦味成分= -4.417*BE + 0.208*ImE - 0.791*IE + 0.223*RR - 25.212；
结果最大的值对应的即是呈味小分子的呈味判别结果；
BE 为结合能量，等于分子间能量和扭转自由能之和；
ImE为分子间能量；
IE为分子内能量；
RR为当前结构相对于参比构象的均方差值。
进一步地，步骤（1）中，呈味小分子预处理过程包括能量最小优化、可旋转键确定、导出为PDBQT文件；受体蛋白T1R2-T1R3预处理过程包括去水、加氢、计算电荷、导出为刚性PDBQT文件。
进一步地，步骤（1）中，对接盒子设置如下：
格子在三个水平轴上所含点数设置为X，Y，Z：82，78，80，格点间隔为默认值0.417Å，格子中心设为42.013，22.151，-83.565（x，y，z）。
进一步地，步骤（1）中，最小可旋转键设置为6个。
与现有技术相比，本发明具有以下明显优点：
（1）本发明的方法无需获取呈味小分子物质，无需通过感官评价，判别结果相对容易获得，判别结果准确；
（2）本发明无需进行周期性较长的实验过程，采用计算机进行运算，计算速度快；
（3）通过循环程序，可以批量化计算化合物呈味特性；
（4）借助外部工具，如Pymol，可直接观察呈味小分子与甜味蛋白T1R2-T1R3对接情况，挖掘呈味机理。
综上所述，本发明从呈味原理出发，根据呈味小分子和受体蛋白T1R2-T1R3的对接结果进行分析，结合建立的呈味判别模型，判断呈味小分子可能的味道，具有判别准确度高、结果直观立体、结合程序可批量化处理，应用方便。
附图说明
图1为实施例的配体小分子（以葡萄糖为例）与甜味蛋白T1R2-T1R3对接情况。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例的化合物呈味判别方法，包括以下步骤：
（1）配体、受体分子设置。
先对所要对接的每个配体分子分别进行MM2能量优化，在Chem 3D软件有相应模块可完成计算，然后保存成pdb格式。分别用AutoDock中的Ligand读取每一个小分子文件，对其进行能量、电荷、活性旋转点等处理，能量优化采用Chem3D进行，可旋转键的确定采用AutoDocK软件，上述均是常规手段，可旋转键数目最大设定为6。配体无需进行电荷处理，然后保存为pdbqt文件。
受体蛋白T1R2-T1R3用AutoDock读取后，对其进行去水、加氢、计算点电荷后，保存为刚性pdbqt文件；去水、加氢、计算点电荷均为常规操作，在AutoDock软件上进行操作即可。依次完成所有小分子的格点盒子参数设置，并以小分子名字保存为相应的gpf文件；依次完成所有小分子的对接参数设置，并以小分子名字保存为相应的dpf文件；
（2）对接盒子设置。
首先构建可尽可能将受体VFD和CRD区域覆盖的盒子，在此计算基础上，确定受体VFD区域中较为精确的活性中心，再构建可将活性中心覆盖的盒子，以提升计算精度。
对接空间设置：将格子在三个水平轴上所含点数设置为X，Y，Z：82，78，80格点间隔为默认值0.417 Å，这样格子中共包含531117个格点。然后将格子中心设为42.013，22.151，-83.565（x，y，z）。
（3）对接结果导出
将分子对接结果中的关键对接结果参数值导出，导出结果参数见下表：
（4）呈味判别
将对接结果参数值分别带入到下面三个贝叶斯判别函数中，结果最大的值对应的即是呈味小分子的呈味判别结果。
酸味成分 = 1.451*BE – 1.590*ImE + 3.807*IE + 0.379*RR – 20.504；
甜味成分 = -1.732*BE - 0.088*ImE – 2.271*IE + 0.195*RR – 15.776；
苦味成分 = -4.417*BE + 0.208*ImE - 0.791*IE + 0.223*RR - 25.212；
使用Pymol直接观察呈味小分子与甜味蛋白T1R2-T1R3对接情况，如图1所示。
本实施例将葡萄糖和受体蛋白T1R2-T1R3进行预处理后，导入分子对接软件中，进行分子对接。导出分子对接结果，见下表：
葡萄糖分子对接结果表
将分子对接结果，分别带入到呈味判别模型公式中，如下：
酸味成分= 1.451*BE – 1.590*ImE + 3.807*IE + 0.379*RR – 20.504= -19.56；
甜味成分= -1.732*BE - 0.088*ImE – 2.271*IE + 0.195*RR – 15.776= -0.35；
苦味成分= -4.417*BE + 0.208*ImE - 0.791*IE + 0.223*RR - 25.212= -9.76。
从判别结果来看，葡萄糖在甜味判别模型中的值最大，因此可以判定葡萄糖的呈味判别结果为甜。
基于上述模型，我们还对100个新的化合物对其酸、甜、苦的程度进行常规判别和交互验证判别，整体达到91.5 %正确率，判别校验结果见表1。
表1 苦甜酸化合物预测结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种化合物呈味判别方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(1)、将呈味小分子和受体蛋白T1R2-T1R3进行预处理后，导入分子对接软件中，完成对接盒子和对接参数设置，进行分子对接，导出分子对接结果；
步骤(2)、呈味判别
将对接结果参数值分别带入到下面三个贝叶斯判别函数中：
酸味成分＝1.451*BE–1.590*ImE+3.807*IE+0.379*RR–20.504；
甜味成分＝-1.732*BE-0.088*ImE–2.271*IE+0.195*RR–15.776；
苦味成分＝-4.417*BE+0.208*ImE-0.791*IE+0.223*RR-25.212；
结果最大的值对应的即是呈味小分子的呈味判别结果；
BE为结合能量，等于分子间能量和扭转自由能之和；
ImE为分子间能量；
IE为分子内能量；
RR为当前结构相对于参比构象的均方差值；
步骤(1)中，呈味小分子预处理过程包括能量最小优化、可旋转键确定、导出为PDBQT文件；受体蛋白T1R2-T1R3预处理过程包括去水、加氢、计算电荷、导出为刚性PDBQT文件；
对接盒子设置如下：
格子在三个水平轴上所含点数设置为X，Y，Z：82，78，80，格点间隔为默认值格子中心设为42.013，22.151，-83.565(x，y，z)；
最小可旋转键设置为6个。
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