Pymol作图入门教程1

Pymol作图入门学习笔记

基本界面

• 点击 Wizard->Demo有一些示例

鼠标点击方法

1. 按住鼠标左键任意移动可更改三维结构视图的角度；（如果转出了视野之外，右上角的Orient功能可以帮我们找回视野。）
2. 按住鼠标右键向上移动缩小视图，向下移动放大视图；
3. 按住鼠标滚轮移动可对三维结构进行上下左右移动；
4. 转动鼠标滚轮可更改视野的明暗程度
5. 一般的视图都是围绕整个结构的中心点进行旋转，如果想要视野中围绕某个分子进行旋转，只需要鼠标移动到该分子处，点击一下鼠标滚轮，此时该分子会自动移动到视野中心，然后就可以围绕该分子进行转动了。
6. 有些展现方式还有特殊的快捷方式展示，如下面的Sculpting视图，屏幕中也给出了快捷键的提示，通过Ctrl + 鼠标左键点击某个原子可以进行拖动，或者Ctrl + 鼠标右键点击某个化学键可以将结构围绕该化学键进行旋转

Get PDB功能

1. 如果我们知道感兴趣的蛋白质的 PDB ID，可以直接点击 File -> Get PDB… -> 输入PDB ID，然后点击 Download，PyMOL会直接从PDB数据库中下载该蛋白并展示在软件中。
2. 另外我们也可以通过在下面的框中输入代码的方式获取，结果与鼠标点击是一样的。获取某个蛋白的命令是fetch，比如想要下载PDB ID为1P65的蛋白，直接输入fetch 1P65即可得到该蛋白的三维结构。

Display

• sequence可以展示氨基酸序列
• sequence Mode可以改变序列的展示方式，如把氨基酸单字母改为三字母展示
• background 更改背景颜色
• stereo 展示立体效果

可视化

右侧是内部用户界面(Internal GUI)，其中上面部分叫对象面板，即显示在左侧视图中的对象。可以是多个PDB文件，也可以是1个PDB文件拆分成多个独立单元，比如加载了1个蛋白质复合物的PDB文件，可以把其中的小分子分离出来，分别展示蛋白与小分子然后对它们进行不同的操作。其中最后1个对象是一个标记对象，即展示出的图形的名字

• 我们可以通过鼠标点击各个对象来选择是否在窗口中展示该对象。需要注意的是每个对象名字必须不同，否则会被替换掉。
• 蓝色框最下方一行为控制结构是否动态旋转的按钮， S 代表显示氨基酸序列，F代表全屏显示窗口。另外，空格键也可以控制结构是否运动。

（1）对象面板

• 对象面板中有5个字母：A,S,H,L,C，分别代表了不同的可视化操作功能（Action，Show，Hide，Label，Color），鼠标左键点击相应的字母即出现下拉菜单，然后选择相应的功能即可进行不同的可视化操作。
• S功能中，这些参数的设置可以更改目标分子的展现效果，且每个功能的展示出来后是效果是叠加的，如果不想叠加只想更改至另一种展现方式，可以选择 S -> as 中的相应功能。

（2）标记氨基酸残基

• L功能可以给蛋白分子标记氨基酸残基的名称。如果想选定特定的残基，可展示出序列后，通过鼠标点击具体的某个氨基酸以选定，此时红色框中会出现一个新的名称为（sele）的对象，此时只要旋转该对象L功能中的一些参数即可实现氨基酸标记。
• 如果想对标记的氨基酸字体、大小等进行更改，可以通过Setting->Label功能进行设置。其中，Label -> Size 中 Point 单位代表字体的绝对大小，Angstrom 单位代表埃。当选择 Point 单位时，设置的字体大小不会随着我们图片放大或缩小。选择埃单位时，设置的字体大小会随着我们图片放大或缩小而变化。
• 当我们显示氨基酸残基后，有时候残基会出现在结构上，此时我们也可以更改标签的位置。首先将鼠标位置移动到右侧面板的 3-Button Veiwing 上，鼠标左键点击可以在 3-Button Veiwing与3-Button Editing之间切换，我们使其显示为3-Button Editing模式。然后在左侧分子结构的窗口中，按住Ctrl + 鼠标左键点击并移动想要移动的残基对应的标签即可实现移动。（此时如果我们点击了化学键，会改变化学基团的结构，所以要小心操作，在移动完之后，记得切换回3-Button Veiwing模式，以避免对某些基团产生更改，因为有些更改即使Ctrl + Z也无法撤销，往往需要重新绘图。）

（3）实时保存

• 通过点击Scene -> Append 可以保存当前编辑好的视图，左下角会出现一个 001 的图标，当我们对当前视图进行了后续更改，点击该 001 图标，可以将编辑结果切换回 保存 001 时的编辑状态。

（4）颜色更换

对象面板中的C功能可以进行颜色更换。选定某个颜色后会有进一步更多的具体颜色可以选择。

也可以按照某种模式来分布颜色：

• 选择 by chain 中第一个选项可以设置蛋白中不同的肽链显示不同的颜色，可以更好地区分每个肽链的首尾。
• 选择 by ss 代表按照氨基酸的二级结构进行颜色分布，可以选择螺旋(Helix)、片(sheet)、环(Loop)的不同颜色展示效果。
• 选择 spectrum -> b-factors可以设置按照 b-factor进行颜色分布。（b-factors，B因子也叫温度因子, B因子体现了晶体中原子电子密度的”模糊度”(diffusion)，B因子越高, “模糊度”越大, 相应部位的构象就越不稳定）

（5）突出显示残基

如果我们想要突出展示某个残基怎么办呢？

• 首先在图中点击该残基（或者按照前面说的显示序列后选择某个特定的残基），然后右侧面板中会出现一个新的对象(sele)，我们首先通过S功能将这个对象展示形式设置为另一种形式，比如棒状结构(Sticks)，
• 接着在整个蛋白对应的对象点击C->by rep，可以分别对蛋白视图展示的分子与棒状视图展示的氨基酸赋予不同颜色。比如把棒状结构的残基设置为绿色，蛋白分子的卡通结构(Cartoon)设置为白色，就可以突出显示氨基酸残基了。
• 我们还可以进一步给突出显示的氨基酸残基上的不同原子分布不同的颜色。首先选择整个蛋白元素对应的C功能，在 by rep中棒状结构的的颜色选择为unset，然后再在该氨基酸元素对应的C功能中选择 by element 设置一种颜色分布即可。（在 by element 的颜色选项中，CHNOS分别代表碳氢氮氧硫，各字母上显示的颜色即各原子会被分布的颜色，其中第一个选项没有C代表不改变C原子的颜色）

（6）静电力学视图

如下图通过点击对应蛋白对象的A->generate->vacuum electrostatics->protein contact potential(local)可以展示蛋白静电力学的视图。

（7）A功能

• A->rename object对每个对象进行改名；
• A->delete object可以删除某个对象
• A->copy to object，可以组合不同的对象到同一个元素中

（8）使用预设的绘图风格

A功能的preset中还有一些预设的绘图风格

• 点击模板中的 Scripted Animation模板，这是一个蛋白和小分子的复合物结构，现在想要展示蛋白和小分子的相互作用，首先通过A功能的 copy to object 将3个单独的对象组合到一起，接着选择组合后的元素的 A->preset->ligand sites->transparent surface。
• 在这个的视图中，蛋白质与小分子结合位点的氨基酸都以棒状结构展示，结合位点的表面结构被展示出来且是透明的，黄色的虚线代表配体和蛋白之间的氢键作用力，此外还可以看到结合口袋的形状（有点像两边开口的通道结构）。
• 点击S->surface，就可以看到这个蛋白复合物中间确实是开口的通道

（9）画出氨基酸之间的作用力

如何自己画出氨基酸之间的氢键作用力呢？点击模板中的 Roving Detail模板，可以看到氨基酸（棒状结构），氨基酸之间的氢键作用力（黄色虚线）。接着我们取消展示右侧的rov_pc对象，自己画出这些氨基酸之间的氢键。

• 首先点击图中想要找出氢键作用力的氨基酸，然后在右侧出现的(sele)对象中依次选择A->find->polar contacts->with selection即可，其中polar contacts代表极性作用力，within selection表示展示选择的氨基酸互相之间的作用力。这样我们就自己画出了一些氢键。
• 新画出的氢键会在右侧形成一个新的对象，我们接着就可以进一步对这个对象进行进一步操作。比如想展示氢键的长度，只需要针对该对象选择S->labels，就可以展示出键长，长度的单位为埃
• 刚才点击图中某个位置选择的是整个氨基酸，如果我们只想选择某个原子，展示与它作用的其它原子之间的键，只需要在右侧下方的Selection功能右侧不断点击，当出现Atoms代表可以选择1个原子，然后再在出现的(sele)对象中选择A->find->polar contacts->to other atoms in object即可展示出来。（需要注意(sele)对象如果不改名的话当我们下次选择新的对象时会被覆盖；而且如果选中该对象时，再选择别的原子，会默认表示把该原子加入到这个对象中，因此如果我们想要创建1个新的对象，需要先点击黑色空白区或者取消选择当前对象）

（10）画出键角角度

• 如果两个原子之间原本没有作用力，但我们想单纯展示出它的距离，只需要点击菜单中的Wizard->Measurement，然后选择想要画出距离的两个原子即可，画出后右侧面板中也会出现一个新的对象measure01
• 如果我们想要测量某个键角的角度，还是在右侧出现的Measurement菜单中点击Distance，然后选择Angles，再选择图中某个键角对应的3个原子即可展示键角角度大小。
• 类似的，如果选择的是Dihedrals而不是Angles，代表展示二面角，这时只需要点击某个二面角对应的4个原子即可。
• 另外，Distance下方的New Measurements功能代表可以选择新绘制的测量是重新构建一个对象，还是与前一次画的对象组合成一个对象，还是覆盖前一个对象。
• 需要注意所有键长角度等测量完成后需要点击下方的Done退出测量模式。

（11）渲染

如果想要对绘制好的结果进行渲染导出，只需要点击右上角的Draw/Ray，设置图片的高度、宽度、DPI、背景是否透明，然后选择Ray(slow)即可渲染，渲染后如果可以的话可以直接导出图片。

• 渲染前化学结构边缘有锯齿状，渲染后可以使图片更平滑。
• 渲染后有些部位还会有阴影，如果想取消阴影的显示，只需要点击Setting->Rending->Shadows->None即可，然后重新渲染保存图片。