如何使用AutoDockVina软件实现虚拟药物筛选_弹性高性能计算(E-HPC)-阿里云帮助中心

本文以AutoDock Vina软件为例，介绍如何在E-HPC上进行高性能计算实现虚拟药物筛选。

背景信息

分子对接（Molecular docking）是虚拟药物筛选中的关键环节。AutoDock Vina作为一款开源的分子对接软件，具有速度快、算法准确等优点，特别适用于搭建基于分子对接的虚拟筛选，它基于MGLTools工具包进行使用。MGLTools包括AutoDock Tools（ADT）和Python Molecular Viewer（PMV）。ADT用来为Vina生成输入文件，PMV用来查看结果。更多信息，请参见AutoDock Vina和MGLTools。

本文通过模拟小分子配体和生物大分子受体相互作用的过程，预测配体与受体的结合模式和亲和力，模拟实现对药物的筛选。目前商业应用较广泛的Specs、Enamine和ChemDiv化合物库，均可提供大量配体模拟计算配体和给定受体的相互作用。由于不同配体之间没有依赖，因此可以大规模并行处理。本文同样适用于其它大批量、高并发处理需求的生物、医药等场景。

准备工作

创建E-HPC集群。

具体操作，请参见使用向导创建集群。您需要注意以下配置参数：

参数

说明

硬件参数

部署方式为标准，包含2个管控节点，1个计算节点和1个登录节点。

节点均采用ecs.c7.large实例规格，配置为2 vCPU，4 GiB内存，Ice Lake处理器，2.7 GHz。

软件配置

镜像选择CentOS 7.6公共镜像，调度器选择pbs，开启VNC。

创建集群用户。具体操作，请参见创建用户。
集群用户用于登录集群，进行编译软件、提交作业等操作。本文创建的用户示例如下：
- 用户名：vinatest
- 用户组：sudo权限组
安装软件。具体操作，请参见安装软件。
需安装的软件如下：
- vina，版本为1.1.2。
- AutoDockTools，版本为1.5.7。
- intel-mpi，版本为2018。

步骤一：连接集群

选择以下一种方式连接集群。本文使用的用户名为vinatest，连接集群后会默认登录到/home/vinatest。

通过客户端
该方式仅支持使用PBS调度器的集群。操作前，请确保您已下载安装E-HPC客户端，且已配置客户端所需环境。具体操作，请参见配置客户端所需环境。
1. 打开并登录E-HPC客户端。
2. 在客户端左侧导航栏，单击会话管理。
3. 在会话管理页面的右上角，单击terminal，打开Terminal窗口。
通过控制台
1. 登录弹性高性能计算控制台。
2. 在顶部菜单栏左上角处，选择地域。
3. 在左侧导航栏，单击集群。
4. 在集群页面，找到目标集群，单击远程连接。
5. 在远程连接页面，输入集群用户名、登录密码和端口，单击ssh连接。

步骤二：提交作业

下载并解压作业文件。
1. 下载作业文件。
  说明
  如果集群中没有安装git，请先执行sudo yum install -y git安装git。
```
git clone https://code.aliyun.com/best-practice/022.git
```
2. 解压作业文件。
```
cd 022
tar xzvf vina-ehpcarrayjob.tar.gz
```

修改配置文件。

cd vina-ehpcarrayjob
vim conf.txt

在conf.txt中，删除以下两行内容：

receptor = 1fkn_rgd.pdbqt
ligand = $file

创建作业脚本，命名为vina.sh。

cd /home/vinatest
vim vina.sh

脚本内容如下：

#!/bin/bash

#PBS -N vina_job
#PBS -l nodes=1:ppn=2
#PBS -l walltime=00:10:00
#PBS -j oe
#PBS -v receptor="022/vina-ehpcarrayjob/1fkn_rgd.pdbqt",ligand="022/vina-ehpcarrayjob/test/ligand_1.pdbqt",config="022/vina-ehpcarrayjob/conf.txt"


cd $PBS_O_WORKDIR

ppn="$NCPUS"
cd $PBS_O_WORKDIR


vina --receptor $receptor --config $config  --ligand $ligand --out out.pdbqt --cpu $ppn

提交作业。
```
qsub vina.sh
```
预期返回如下，表示生成的作业ID为0.scheduler。
```
0.scheduler
```

步骤三：查看结果

查看作业运行情况。
```
qstat -x 0.scheduler
```
预期返回如下，当返回信息中S为R时，表示作业正在运行中；当返回信息中S为F时，表示作业已经运行结束。
```
Job id            Name             User              Time Use S Queue
----------------  ---------------- ----------------  -------- - -----
0.scheduler       vina_job         vinatest          00:01:56 F workq 
```
说明
作业运行结束后会生成结果文件out.pdbqt，保存在提交作业时的路径下，本文示例为/home/vinatest/out.pdbqt。
使用VNC可视化查看作业结果。
1. 打开VNC。
  说明
  请确保集群所属安全组已打开VNC所需端口。控制台操作时系统会自动打开12016端口，客户端操作时，请您自行打开端口，首个VNC窗口使用12017端口，如果有多个用户使用VNC，则端口号按顺序递增。
  - 通过客户端
    1. 在客户端的左侧导航栏，单击会话管理。
    2. 在会话管理页面的右上角，单击VNC，打开VNC窗口。
  - 通过控制台
    1. 在弹性高性能计算控制台的左侧导航栏，单击集群。
    2. 在集群页面，找到目标集群，单击更多 > VNC。
    3. 使用VNC远程连接可视化服务。具体操作，请参见连接可视化服务。
2. 在VNC窗口中，选择Application>System Tools>Terminal。
3. 在Terminnal中执行以下命令，打开AutoDock Tools并加载作业结果。
```
/usr/local/bin/adt /home/vinatest/022/vina-ehpcarrayjob/1fkn_rgd.pdbqt /home/vinatest/out.pdbqt
```
  在弹出的AutoDock Tools窗口中加载模型后，显示结果如下：