【分子對(duì)接】可視化PyMOL學(xué)習(xí)(一)

以前總是用pymol進(jìn)行了3D結(jié)構(gòu)的顯示,但是對(duì)于具體操作細(xì)節(jié)和結(jié)果的處理不是很懂涕俗,需要系統(tǒng)的學(xué)習(xí)一下。

下圖可以整體看出PyMOL窗口界面的劃分:

打開PyMOL,點(diǎn)擊1.1菜單窗口的Wizard菜單,然后點(diǎn)擊Demo->Representations 然后在2.3 對(duì)象窗口 和 2.4模式窗口之間會(huì)出現(xiàn)各種示例:

???Representations

???Cartoon Ribbons

???Roving Detail

???Roving Density

???Transparency

???Ray Tracing

???Sculpting

???Scripted Animation

???Electrostatics

???CGOs

???Molscript/R3D Input

???End Demonstration 關(guān)閉示例

比如下面就是Representations:

下面是Cartoon Ribbons:

下面是R3D:

從展示效果來(lái)看,PyMOL還是很強(qiáng)大并且展示效果還是很炫的倡缠。

======設(shè)置工作路徑=======

像R等軟件一樣哨免,可以設(shè)置目前的工作路徑茎活。

方法:File->Working Directory->Change

=====下載和加載蛋白=======

?

從PDB網(wǎng)站上下載蛋白,如4hbk.pdb(https://www.rcsb.org/structure/4HBK), 也可以直接通過(guò)PyMOL 下載蛋白琢唾,點(diǎn)擊菜單欄中的 File->Get PDB,如下圖圖所示, 在PDB ID 對(duì)應(yīng)的框中填入PDB的編號(hào)就可以了载荔,不要包含后綴.pdb

點(diǎn)擊Download,PyMOL會(huì)自動(dòng)加載該蛋白采桃,在工作路徑 下面出現(xiàn) 4hbk.cif 文件懒熙,隨著PDB解析的結(jié)構(gòu)越來(lái)越大,PDB格式文件的局限性就暴露出來(lái)普办,不能超過(guò)9999個(gè)原子工扎,因此正在逐漸用cif 格式取代pdb 格式。

====蛋白的展示=====

在對(duì)象列表窗口中衔蹲,我們可以看到現(xiàn)在有2個(gè)object 名字肢娘,

?

??? 1個(gè)是all, all 不是真實(shí)的object,它代表了所有的object

??? 1個(gè)是4hbk, 4hbk 就是我們剛剛載入的蛋白

?

每個(gè)object 都有對(duì)應(yīng)的A S H L C操作,如下圖所示:

Action 主要包含了對(duì)object的常用操作的集合,如 復(fù)制、刪除object,對(duì)object加氫橱健,展示Object等而钞。?

Show 將object 渲染成cartoon 、line拘荡、stick linessphere surface mesh dots ribbon 等模式

Hide 根據(jù)object的狀態(tài)或者描述進(jìn)行相應(yīng)的掩藏?

Label 顯示object中殘基原子等名稱或者屬性 - Color 對(duì)Object 進(jìn)行著色

其中:show 有2類操作方法:

show as 分別點(diǎn)擊S->as->cartoon和S->as->stick,

??????? 我們可以觀察到AS模式是把原有的渲染模式抹除后再重新渲染臼节,經(jīng)過(guò)上述操作后僅僅顯示stick形式。

show 點(diǎn)擊S->as->cartoon再點(diǎn)擊S->stick;

??????? 我們可以觀察到SHOW方法珊皿,是保留原有的渲染网缝,再添加新的渲染。

例如:我們先對(duì)4hbk object點(diǎn)擊S->as->cartoon,然后點(diǎn)擊S->as->stick,效果如下圖所示:

我們先對(duì)4hbk object點(diǎn)擊S->as->cartoon,然后點(diǎn)擊S->stick,效果如下圖所示(它對(duì)前面的做了保留):

===蛋白的action操作=====

第一部分:常用顯示操作

??? 點(diǎn)擊 A->preset->simple顯示蛋白的簡(jiǎn)單形式

??? 點(diǎn)擊A->preset->ball and stick 顯示球棍模型

效果如下圖所示:

點(diǎn)擊A->preset->b-factor putty 基于bfactor數(shù)值顯示蛋白的柔性

點(diǎn)擊A->preset->publication 高質(zhì)量出版標(biāo)準(zhǔn)蟋定,效果如下圖所示:

第二部分 刪除操作

?

??? 刪除水分子 A->remove waters

該操作屬于紅色警告操作途凫,不可逆操作。刪除水分子后溢吻,無(wú)法通過(guò)Ctrl-Z進(jìn)行撤銷维费。

??? 增加刪除氫原子

??????? 在line和stick 模式下面可以看到H原子,cartoon模式下面看不到氫原子 因此在line或者stick模式下促王,執(zhí)行下述操作犀盟。

??? A->Hydrogens->remove 刪除所有氫原子

??? A->Hydrogens->add 增加所有氫原子

?? ?A->Hydrogens->remove non polar 刪除所有非極性氫原子,我們可以看到C上的氫原子全部被刪除

??? A->Hydrogens->remove 再次刪除所有氫原子

??? A->Hydrogens->add polar 增加極性氫原子

第三部分 對(duì)象的復(fù)制 剪切 刪除 重命名

??? 復(fù)制 A->Copy toobject->new

我們會(huì)得到一個(gè)名為new的object,為了和4hbkobject 進(jìn)行區(qū)分蝇狼。

對(duì)4hbk 的obect 點(diǎn)擊C->cyan 和S->AS->cartoon

對(duì)obj01 點(diǎn)擊C->green 和S->as->stick

??? 重命名 obj01->4hbk_02

??????? 對(duì)obj01 點(diǎn)擊A->rename object

? ? ? ? 刪除 A->delete object

? ? ? ? 剪切 適合選中的對(duì)象 A->Extract

我們可以通過(guò)剪切的操作把配體和蛋白分開阅畴,首先選中配體,然后點(diǎn)擊A->extract object 就可以了迅耘,原來(lái)結(jié)構(gòu)中的配體就跑到obj01中了贱枣,這樣就分開了蛋白和配體。

第四部分Action->generate 操作

?

顯示蛋白的靜電勢(shì)圖Action->generate->vacuum_electrostatics->protein contact potential 就可以了

=====查看小分子和蛋白的氫鍵作用====

?

點(diǎn)擊 A->preset->ligand sites 效果如圖所示颤专,其中黃色的虛線就是氫鍵纽哥。

對(duì)標(biāo)注的氫鍵,查看距離和角度栖秕,進(jìn)一步確定氫鍵的合理性和強(qiáng)度春塌。

===蛋白的hide操作===

和remove delete 操作相比,hide操作更加溫和簇捍, 把不需要的東西暫時(shí)掩藏起來(lái)只壳,通過(guò)Show 可以重現(xiàn)顯示出來(lái)。我們先上述方法暑塑,構(gòu)建4hbk 和4hbk_02 兩個(gè)object吼句,這一次把4hbk 設(shè)置成cyan 顏色的cartoon, 4hbk_02設(shè)置成green顏色的ribbon,如圖所示事格。如果要掩藏4hbk_02,有2種方法 - 對(duì)4hbk_02 點(diǎn)擊H->ribbOn - 直接點(diǎn)擊4hbk_02的名字

===選擇蛋白特定的殘基====

從蛋白結(jié)構(gòu)的PDB文件可以看到惕艳,1hsg的結(jié)構(gòu)中包含配體藥物indinavir况毅,其名稱為MK1。

導(dǎo)入PyMOL后尔艇,顯示如下:

在PyMOL的命令行處輸入:

PyMOL>select indinavir, resn MK1

然后回車:

藥物的分子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)被選中狀態(tài) (中間紅色)尔许。如果在右側(cè)的對(duì)象控制面板,依次點(diǎn)選indinavir的S列Show stick终娃,再點(diǎn)選C列選擇一種不同的顏色(我選了red)味廊,展示如下圖所示:

====展示蛋白的條帶圖及配體分子的棍棒圖====

先下載6cf7 pdb文件。

首先隱藏所有的蛋白及配體:?jiǎn)螕鬡iewer界面右側(cè)菜單所示對(duì)象6cf7棠耕,“ 6cf7 - H -> everything ”余佛;

單擊序列(Sequence)窗口的第一個(gè)氨基酸“D”,拖動(dòng)滾動(dòng)條至約325AA位置窍荧,按下Shift鍵辉巡,點(diǎn)擊A亞基最后一個(gè)氨基酸“S,即可將該(HA1)亞基全部選中(單擊Viewer界面空白處可取消選擇)蕊退,此時(shí)右側(cè)窗口出現(xiàn)對(duì)象“(sele)”郊楣,即當(dāng)前選定的對(duì)象;

?

顯示條帶圖:(sele) - S-> cartoon設(shè)置顏色(為灰色)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (sele) - C -> grays -> grays80

然后單擊空白處

同樣的方法瓤荔,選中HA2亞基(1-171AA)净蚤,顯示其條帶圖并設(shè)置顏色為青色(cyan),結(jié)果下圖所示输硝;

?

其次展示配體分子的棍棒模型今瀑;選中172位置開始的的KEK:

顯示棍棒模型:(sele)- S -> sticks按原子類型標(biāo)記顏色:(sele) - C -> by element -> 選擇C原子為黃色的選項(xiàng)

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