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3．AutoDock以及ADT（AutoDock Tools） 3.1.AutoDock
AutoDock是The Scripps Research Institute的OIson科研小组使用C语言开发的分子对接软件包，目前最新的版本为4.01。AutoDock其实是一个软件包，其中主要包含AutoGrid和AutoDock两个程序。其中AutoGrid主要负责格点中相关能量的计算，而AutoDock则负责构象搜索及评价。
AutoDock在早期版本中使用的是模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm）来寻找配体与受体最佳的结合位置状态，而从3.0版本开始使用一种改良的遗传算法，即拉马克遗传算法（Lamarckian Genetic Algorithm，LGA）。测试结果表明，LGA比传统的遗传算法和模拟退火具有更高的效率。在LGA方法中，作者把遗传算法和局部搜索（Local search）结合在一起，遗传算法用于全局搜索，而局部搜索用于能量优化。LGA算法引入了拉马克的遗传理论，这个操作过程可下图（图3）。
图3：LGA算法操作过程图
同时在AutoDock中配体和受体之间结合能力采用能量匹配来评价。在1.0和2.0版本中，能量匹配得分采用简单的基于AMBER力场的非键相互作用能。非键相互作用来自于三部分的贡献：范德华相互作用，氢键相互作用以及静电相互作用。而在3.0之后的版本中AutoDock提供了半经验的自由能计算方法来评价受体和配体之间的能量匹配。
为了加快计算速度，AutoDock采用格点对接的方法，但与DOCK中格点对接的处理
方法有明显的区别。DOCK中，格点上保存的不是能量，而是仅与受体有关的特征量。而在AutoDock中，格点上保存的是探针原子和受体之间的相互作用能。
对于范德华相互作用的计算， 每个格点上保存的范德华能量的值的数目与要对接的配体上的原子类型（表3）的数目一样。如果一个配件中含有C、O和H三种原子类型，那么在每个格点上就需要用三个探针原子来计算探针原子与受体之间的范德华相互作用值。当配体和受体进行分子对接时，配体中某个原子和受体之间的相互作用能通过周围8个格点上的这种原子类型为探针的格点值用内插法得到。
表3：AutoDock4中的原子类型（*为默认在gpf中存在的原子类型）
Atom Type H HD* HS C* A* N* NA* NS OA* OS F Mg MG P SA* S Cl CL Ca CA Mn MN Fe FE Zn ZN Br BR I Non H-bonding Hydrogen Donor 1 H-bond Hydrogen Donor S Spherical Hydrogen Non H-bonding Aliphatic Carbon Non H-bonding Aromatic Carbon Non H-bonding Nitrogen Acceptor 1 H-bond Nitrogen Acceptor S Spherical Nitrogen Acceptor 2 H-bonds Oxygen Acceptor S Spherical Oxygen Non H-bonding Fluorine Non H-bonding Magnesium Non H-bonding Magnesium Non H-bonding Phosphorus Acceptor 2 H-bonds Sulphur Non H-bonding Sulphur Non H-bonding Chlorine Non H-bonding Chlorine Non H-bonding Calcium Non H-bonding Calcium Non H-bonding Manganese Non H-bonding Manganese Non H-bonding Iron Non H-bonding Iron Non H-bonding Zinc Non H-bonding Zinc Non H-bonding Bromine Non H-bonding Bromine Non H-bonding Iodine
静电相互作用的计算采用了一个静电势格点，在格点上储存受体分子的静电势。当配体和受体分子对接时，某个原子和受体之间的静电相互作用能通过周围格点上静电势以及原子上的部分电荷就可以计算得到。
计算氢键相互作用时，格点的处理和范德华相互作用有点类似，每个格点上需要保存配体分子中所有氢键给体与氢键受体之间的相互作用能量，而且这些能量都是在氢键在最佳情况下的氢键能量值。
以上格点能量的计算都是由AutoDock中的AutoGrid程序计算得出的，AutoDock格点对接示意图如下图所示（图4）。AutoDock格点对接的基本流程如下：首先，用围绕受体活性位点的氨基酸残基形成一个范围更大的Box，然后用不同类型的原子作为探针（probe）进行扫描，计算格点能量，此部分任务由AutoGrid程序完成。然后AutoDock程序对配体在Box范围内进行构象搜索（conformational search），最后根据配体的不同构象
(conformation)，方向（orientation）、位置（position）及能量（energy）进行评分（scoring），最后对结果进行排序（ranking）。
图4：AutoDock格点对接示意图
AutoDock目前的版本只能实现单个配体和受体分子之间的对接，程序本身还没有提供虚拟筛选功能（Virtual Screening），但是可以使用Linux/Unix中的Shell以及Python语言实现此功能。同时AutoDock本省所包含的AutoDock以及AutoGrid程序是完全在命令附下操作的软件，没有图形界面，但是如果使用AutoDock Tools程序，就可以在几乎完全图形化的界面中完成分子对接以及结果分析等工作，下面我们就介绍一下AutoDock Tools。
3.2.AutoDock Tools
AutoDock Tools（以下简称ADT）是The Scripps Research Institute，Molecular Graphics Laboratory (MGL)在Python Molecular Viewer（以下简称PMV，Python语言开发）基础上开发的针对AutoGrid和AutoDock程序开发的图形化的分子可视化及对接辅助软件，目前最新版本为1.5.2。在这里我们使用的版本为1.5.1，它的主界面主要包含以下几个部分（图5）：
图5：ADT1.5.1的主界面及窗口部件