Số lượng protein với cấu trúc ba chiều được biết đến ngày càng tăng và được công bố rộng rãi trên ngân hàng protein (Protein Data Bank - PDB) [43, 44]. Sự gia tăng này là do sự phát triển của các kỹ thuật xác định cấu trúc, nổi bật là kỹ thuật X-ray [45]. Sau khi cấu túc protein và phối tử (ligand) đồng kết tinh được công bố, cùng với sự hỗ trợ hiệu quả của máy tính thì hàng loạt các thuốc đã được thiết kế dựa trên cấu trúc của
12
hợp chất dẫn đầu. Việc thiết kế thuốc mới dựa trên kết quả của phương pháp docking phân tử. Các phân tử thuốc được “gắn” vào khoang gắn kết của protein, từ đó năng lượng gắn kết của các cấu dạng của từng phân tử thuốc được tính toán. Kết quả từ phương pháp docking phân tử sẽ định hướng cho việc thiết kế các thuốc mới có năng lượng gắn kết tốt nhất với protein, nghĩa là có hoạt tính tốt hơn [46].
Trong mô hình docking phân tử, tương tác giữa phối tử và mục tiêu tác động (protein, enzyme) là các tương tác van der Waals, tương tác tĩnh điện, liên kết hydrogen, tương tác ưa nước, kỵ nước… Trong kỹ thuật docking phân tử, mục tiêu tác động thường đưa vào dưới dạng cấu trúc cứng, trong khi phối tử có thể chuyển động tương đối và thay đổi cấu hình để phù hợp với các khoang gắn kết của mục tiêu tác động.
Docking phân tử là kỹ thuật mô hình hóa nhằm dự đoán vị trí và cấu hình tối ưu nhất mà phối tử có thể gắn kết trên mục tiêu. Docking phân tử có vai trò quan trọng trong việc dự đoán ái lực và hoạt tính của các hoạt chất đối với protein, enzyme, từ đó có thể dự đoán khả năng hoạt hóa hoặc ức chế mục tiêu. Ngoài ra, docking phân tử còn giúp dự đoán được tâm hoạt động, vị trí và cấu hình tối ưu của phối tử tham gia phản ứng khi xem xét cơ chế xúc tác của enzyme. Từ đó giúp thiết kế các thuốc mới có hoạt tính tốt hơn phục vụ trong y dược.