虚拟筛选可以快速识别那些潜在的具有特定靶点活性的化合物，一个有趣的思路是通过对FDA批准的药物进行重定位，发现新的靶标，也就是所谓的“老药新用”策略。这一策略具有几个优点，其一是FDA批准药物具有清晰的药代动力学数据，其毒性和ADME性质已知，其二是帮助药物从定位可以发现新的靶标，有助于解释药物的毒副作用，其三是结构清晰合成路线可查、购买方便。本文指导读者使用Schrodinger完成ALK激酶的FDA批准药物的靶向虚拟筛选。
蛋白质处理
这里我们研究的是ALK激酶的野生型，PDB数据库有ALK与克唑替尼Crizotinib结晶的复合物2XP2,解析精度为1.90?,非常适合作为虚拟筛选的模板，Schrodinger使用Getpbd直接获取。
获取结构后，我们可以看到这个一个ALK与克唑替尼结合的单体结构，复合物中没有金属离子，没有辅因子也没有其他帮助结晶的原子，只有部分水分子包含在晶体结构中。
分析结合模式
这一步的目的，是为了定位结合位点，以及关键的氨基酸，确保筛选具有一定的可靠性。首先利用Proteinpreparewizard处理下载的结构，按照如下所示进行勾选，这里没有勾选fillmissingloop的原因是检查结合位点没有确实的残基，因此可以省略，如果在和配体结合位点有缺失的残基，需要勾选此项。并且下载蛋白质的fasta序列文件进行补齐。
处理完毕后，程序会提示蛋白质具有的问题，如下所示，提示这几个氨基酸有缺失的原子，通过检查pdb结构发现其不处于结合位点，因此可以忽略。如果这些残基和结合位点非常靠近，则需要按照上面的提示，下载蛋白的序列文件，勾选fillmissingloop修复。
此外我们发现蛋白质和配体相互有一些棕色虚线，表明程序认为PDB结构需要进行能量最小化修复，因为这些原子之间存在clash，距离靠得太近。同样在proteinpreparewizard中的refine中进行minimize优化
处理完毕后用Ligandinteraction查看蛋白质和配体相互作用，发现ALK与克唑替尼相互作用中最明显的是和Met、Glu之间形成的氢键，这两个残基位于蛋白质N端与C端之间的铰链区，通常是ATP竞争性抑制剂作用的关键位点。尤其是Met作为氢键供体最为关键，克唑替尼的吡唑环的N作为受体，旁边的氨基作为氢键供体与Glu的羰基形成氢键。另外发现水分子并没有参与到配体与蛋白质的结合，说明后续的筛选可以不考虑水分子。
设置对接盒子与作用限制
通过分析我们锁定了关键氨基酸Met和Glu，接下来就是根据结合位点以及这两个氨基酸进行对接盒子设定。打开ReceptorGridgeneration,勾选picktoidentifytheligand,选择molecule,勾选后面的showmarkers,然后再显示窗口中选定配体克唑替尼,选定配体后，会自动出现一个紫色的正方体盒子，通常可以采用其默认大小。
设置对接位点，这里因为使用的是结合克唑替尼的晶体结构，因此使用和克唑替尼相似的位点和对接盒子大小
设置限制
通过分析我们需要指定筛选的化合物需要和Met以及Glu形成氢键，因此在氢键限制中H-bond/Metal选中下方的Pickatoms，然后再显示窗口中选择Met的骨架羰基以及Glu的骨架氨基上的H
如下图所示，选择后程序会自动标记其作为氢键限制位点
此外我们并没有发现其他非常关键的作用，而且水分子也没有参与相互作用，因此按照上述指示操作后可以点击run运行盒子设定。当然如果要做柔性对接，而且确定特定残基的柔性对于筛选具有影响，可以在RotatableGroups中勾选相应的残基即可。这里我们没有勾选，选择刚性对接，提高速度。将盒子设定文件命名为glide-grid_1。
FDA批准药物库虚拟库准备
获取FDA批准小分子的SDF结构文件，这一步可以去ZINC数据库下载，也可以去DrugBank数据库下载，推荐通过本号获取所有FDA批准小分子，获取方式见文末。
虚拟筛选
打开LigandDock，指定Grid文件和虚拟筛选FDA小分子库文件。
在setting中设置对接方式，通常虚拟筛选选择第一个HTVS,也就是程序提供的高通量虚拟筛选的算法，但是这里我们使用的是FDA小分子库，量比较小，为了提高精度，可以选SP对接方式。
然后再Constratints中勾选我们刚才设定的Met和Glu的氢键限制，然后再下方勾选上Atleast1,或者ALL，通常激酶Hingebinder关键残基是氢键供体的那一个，例如这里的Met是必须有的，因此选择Atleast1，当然也可以只勾选Met，然后选择All,这里我们为了扩大筛选范围，选择Atleast1。
然后其他的选择项默认即可，在output中可以设定每个分子最多产生多少对接构象，这里为了方便，我们选择1，然后再Run旁边的齿轮中设定使用的计算机线程数量，点击run就可以进行虚拟筛选了。
程序运行完毕，检查结果，发现对接结果中ZINC得分最高-8.，其结构为
同时发现其类似物得分均较高，这类化合物是洋红霉素Carminomycin的类似物，洋红霉素是一种有毒的蒽环类抗生素，而且有研究表明其具有较强的抗肿瘤活性，而且具有诱导细胞凋亡的作用。其可以与拓扑异构酶II发生作用抑制DNA的复制和修复，以及RNA和蛋白质的合成。检查与ALK的相互作用，可以与Met形成两个氢键作用，而且质子化的氨基还与Glu形成了盐桥，此外还与Leu形成了一个氢键相互作用。
此外还发现二羟丙茶碱也能与ALK相互作用，其羰基与Met形成氢键相互作用，末端的羟基与Arg也有氢键形成，通过三维模式发现，其还与水分子相互作用与Asp形成水桥。
二羟丙茶碱也称喘定、甘油茶碱，是黄嘌呤药物的一种衍生物，与氨茶碱相似，具有扩张支气管和冠状动脉的作用，也有强心和利尿的作用，但作用没有氨茶碱强。主要用于治疗支气管哮喘、喘息性支气管炎、肺水肿、心源性水肿、心绞痛等。其作用是担当腺苷受体拮抗剂和磷酸二酯酶抑制剂。可能引起恶心、呕吐、头痛、心悸等不良反应。通过我们的研究可以大胆假设其能够和ALK作用，抑制其活性可能具有抗肿瘤的药效，如果以此结构作为先导化合物，筛选ALK新型抑制剂也是一个方向呢…
TheNCGCPharmaceuticalCollection.全球个所有被批准药物，其中FDA批准药物个（推荐）
Drugbank个（FDAdrug
FDA.sdf）ZINC数据库个（fda.sdf)
TargetMoleculeInc版本个
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