Water-guided docking improves prediction of protein-glycan complexes.
Glycobiology 2026 Jan 25; 36(3).

Abstract

Accurate prediction of structure of protein-carbohydrate complexes remains a significant challenge in structural glycobiology, largely due to the flexibility of glycans and the shallow, hydrophilic nature of their binding sites. To address this issue, we developed a guided docking protocol that leverages Crystallographic Water Sites (CWS) to enhance glycan pose prediction using AutoDock Vina (ADV). By defining Waters Ideal Interactions (WII)-interaction hotspots derived from water molecules in apo structures-the protocol systematically rewards chemically meaningful receptor-ligand contacts during docking simulations. The WII Guided Approach (WIIGA) was benchmarked against a curated dataset of 30 high-quality protein-oligosaccharide complexes, which included ligands ranging from tetra- to nonasaccharides. Performance evaluation demonstrated that the guided protocol consistently outperformed conventional methods (ADV, Vina Carb (VC), Vina Carb with CH-π (VC CH-π) and GlycoTorch Vina (GTV)), delivering improved pose prediction accuracy. Our method proved robust even in the absence of holo structures and was effective in cross-docking drug-like glycomimetics. The protocol is easy to implement and broadly applicable to a wide range of glycan-binding proteins. These findings underscore the value of solvent-derived information for improving docking accuracy and support the use of guided approaches as a versatile tool for glyco-ligand modeling and structure-based design.

Authors+Show Affiliations

Lannot JO0009-0002-7415-024XDepartamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires (FCEyN-UBA), Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN) CONICET, Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina.
Rey ELDepartamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires (FCEyN-UBA), Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN) CONICET, Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina.
Gamarra MDDepartamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires (FCEyN-UBA), Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN) CONICET, Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina.
Martí MADepartamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires (FCEyN-UBA), Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN) CONICET, Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina.
Modenutti CP0000-0001-5352-7234Departamento de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires (FCEyN-UBA), Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN) CONICET, Pabellón 2 de Ciudad Universitaria, Ciudad de Buenos Aires C1428EHA, Buenos Aires, Argentina. Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria (IBBA), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Via Alfonso Corti 12, 20133, Milano, Italia.

Pub Type(s)

Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't

Language

eng

PubMed ID

41543133