【分子对接】可视化PyMOL学习（一）

以前总是用pymol进行了3D结构的显示，但是对于具体操作细节和结果的处理不是很懂，需要系统的学习一下。

下图可以整体看出PyMOL窗口界面的划分：

打开PyMOL,点击1.1菜单窗口的Wizard菜单，然后点击Demo->Representations 然后在2.3 对象窗口 和 2.4模式窗口之间会出现各种示例：

   Representations

   Cartoon Ribbons

   Roving Detail

   Roving Density

   Transparency

   Ray Tracing

   Sculpting

   Scripted Animation

   Electrostatics

   CGOs

   Molscript/R3D Input

   End Demonstration 关闭示例

比如下面就是Representations:

下面是Cartoon Ribbons：

下面是R3D:

从展示效果来看，PyMOL还是很强大并且展示效果还是很炫的。

======设置工作路径=======

像R等软件一样，可以设置目前的工作路径。

方法：File->Working Directory->Change

=====下载和加载蛋白=======

 

从PDB网站上下载蛋白，如4hbk.pdb（https://www.rcsb.org/structure/4HBK）, 也可以直接通过PyMOL 下载蛋白，点击菜单栏中的 File->Get PDB,如下图图所示, 在PDB ID 对应的框中填入PDB的编号就可以了，不要包含后缀.pdb

点击Download，PyMOL会自动加载该蛋白，在工作路径 下面出现 4hbk.cif 文件，随着PDB解析的结构越来越大，PDB格式文件的局限性就暴露出来，不能超过9999个原子，因此正在逐渐用cif 格式取代pdb 格式。

====蛋白的展示=====

在对象列表窗口中，我们可以看到现在有2个object 名字，

 

    1个是all, all 不是真实的object,它代表了所有的object

    1个是4hbk, 4hbk 就是我们刚刚载入的蛋白

 

每个object 都有对应的A S H L C操作,如下图所示：

Action 主要包含了对object的常用操作的集合，如 复制、删除object,对object加氢，展示Object等。 

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

Hide 根据object的状态或者描述进行相应的掩藏 

Label 显示object中残基原子等名称或者属性 - Color 对Object 进行着色

其中：show 有2类操作方法：

show as 分别点击S->as->cartoon和S->as->stick,

        我们可以观察到AS模式是把原有的渲染模式抹除后再重新渲染，经过上述操作后仅仅显示stick形式。

show 点击S->as->cartoon再点击S->stick;

        我们可以观察到SHOW方法，是保留原有的渲染，再添加新的渲染。

例如：我们先对4hbk object点击S->as->cartoon,然后点击S->as->stick,效果如下图所示：

我们先对4hbk object点击S->as->cartoon,然后点击S->stick,效果如下图所示（它对前面的做了保留）：

===蛋白的action操作=====

第一部分：常用显示操作

    点击 A->preset->simple显示蛋白的简单形式

    点击A->preset->ball and stick 显示球棍模型

效果如下图所示：

点击A->preset->b-factor putty 基于bfactor数值显示蛋白的柔性

点击A->preset->publication 高质量出版标准，效果如下图所示：

第二部分 删除操作

 

    删除水分子 A->remove waters

该操作属于红色警告操作，不可逆操作。删除水分子后，无法通过Ctrl-Z进行撤销。

    增加删除氢原子

        在line和stick 模式下面可以看到H原子，cartoon模式下面看不到氢原子 因此在line或者stick模式下，执行下述操作。

    A->Hydrogens->remove 删除所有氢原子

    A->Hydrogens->add 增加所有氢原子

    A->Hydrogens->remove non polar 删除所有非极性氢原子，我们可以看到C上的氢原子全部被删除

    A->Hydrogens->remove 再次删除所有氢原子

    A->Hydrogens->add polar 增加极性氢原子

第三部分 对象的复制 剪切 删除 重命名

    复制 A->Copy toobject->new

我们会得到一个名为new的object,为了和4hbkobject 进行区分。

对4hbk 的obect 点击C->cyan 和S->AS->cartoon

对obj01 点击C->green 和S->as->stick

    重命名 obj01->4hbk_02

        对obj01 点击A->rename object

        删除 A->delete object

        剪切 适合选中的对象 A->Extract

我们可以通过剪切的操作把配体和蛋白分开，首先选中配体，然后点击A->extract object 就可以了，原来结构中的配体就跑到obj01中了，这样就分开了蛋白和配体。

第四部分Action->generate 操作

 

显示蛋白的静电势图Action->generate->vacuum_electrostatics->protein contact potential 就可以了

=====查看小分子和蛋白的氢键作用====

 

点击 A->preset->ligand sites 效果如图所示，其中黄色的虚线就是氢键。

对标注的氢键，查看距离和角度，进一步确定氢键的合理性和强度。

===蛋白的hide操作===

和remove delete 操作相比，hide操作更加温和， 把不需要的东西暂时掩藏起来，通过Show 可以重现显示出来。我们先上述方法，构建4hbk 和4hbk_02 两个object，这一次把4hbk 设置成cyan 颜色的cartoon, 4hbk_02设置成green颜色的ribbon，如图所示。如果要掩藏4hbk_02,有2种方法 - 对4hbk_02 点击H->ribbOn - 直接点击4hbk_02的名字

===选择蛋白特定的残基====

从蛋白结构的PDB文件可以看到，1hsg的结构中包含配体药物indinavir，其名称为MK1。

导入PyMOL后，显示如下：

在PyMOL的命令行处输入：

PyMOL>select indinavir, resn MK1

然后回车：

药物的分子结构呈现被选中状态 （中间红色）。如果在右侧的对象控制面板，依次点选indinavir的S列Show stick，再点选C列选择一种不同的颜色（我选了red），展示如下图所示：

====展示蛋白的条带图及配体分子的棍棒图====

先下载6cf7 pdb文件。

首先隐藏所有的蛋白及配体：单击Viewer界面右侧菜单所示对象6cf7，“ 6cf7 - H -> everything ”；

单击序列（Sequence）窗口的第一个氨基酸“D”，拖动滚动条至约325AA位置，按下Shift键，点击A亚基最后一个氨基酸“S，即可将该（HA1）亚基全部选中（单击Viewer界面空白处可取消选择），此时右侧窗口出现对象“(sele)”，即当前选定的对象；

 

显示条带图：(sele) - S-> cartoon设置颜色（为灰色）

                    (sele) - C -> grays -> grays80

然后单击空白处

同样的方法，选中HA2亚基（1-171AA），显示其条带图并设置颜色为青色（cyan），结果下图所示；

 

其次展示配体分子的棍棒模型；选中172位置开始的的KEK：

显示棍棒模型：(sele)- S -> sticks按原子类型标记颜色：(sele) - C -> by element -> 选择C原子为黄色的选项

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