高级教程

主要讲述PyMOL中脚本的编写、命令的自定义、插件的编写。

PyMOL脚本、命令、插件

PyMOL支持Python 编程语言，故可以借助python让pymol无所不能，pymol除了显示软件，也能成为计算软件。

脚本：把pymol作为一个模块，实现一些计算功能。 命令：pymol中内置了一些命令，如color、dist等，我们也可以自定义新的命令。 插件：pymol中内置了一些插件，如apbs-pdb2pqr等，我们也可以自定义插件。

注解

编写PyMOL脚本、命令、插件，需要有一定的python基础。python教程：HOW2PY

安装PyMOLwiki中的命令

这里我以这个命令 `FocalBlur<https://pymolwiki.org/index.php/FocalBlur>`_ 为例进行演示。

  1. 下载 focal_blur.py脚本，https://raw.githubusercontent.com/Pymol-Scripts/Pymol-script-repo/master/focal_blur.py 比如下载到D盘根目录下面 d:/focal_blur.py
  2. 打开pymol,在命令窗口输入run d:/focal_blur.py 就完成了安装。
  3. 运行命令 FocalBlur aperture=4,samples=400,ray=0

FocalBlur一共有5个参数：

  • aperture
  • samples
  • ray
  • width
  • height

该命名和单反的光圈相关，控制景深的。 需要开启ray=1 才能看到光圈景深的效果

命令

这里我举一个例子: 计算两个苯环之间的距离或者五元环和苯环之间的距离。

拓展：计算2个object的中心距离。

首先我们为命令起名字，要求是简洁高效，通过命令就能猜测到这个命令的功能。 这里我起的脚本名 dist_center。 核心是在python 脚本中定义这个函数，并cmd.extend拓展命令。 框架如下

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from pymol import cmd
def dist_center(obj1="obj01",obj2="obj02",showflag=True):
    pass
cmd.extend("dist_center", dist_center)

完整代码(dist_center_2obj.py)如下：

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"""
DESCRIPTION
measure the distance between the centers of two objects
the object usually is  benzene, pyridine and other cyclo object


more information at: 
http://pymol.chenzhaoqiang.com/intro/advanceManual.html

AUTHOR
Zhaoqiang Chen, 2017
Please inform me if you use/improve/like/dislike/publish with this script.
email: 744891290@qq.com
"""
from pymol import cmd,math 
def getcenterofatoms(atoms):
    '''

    '''
    x=0
    y=0
    z=0
    for atm in atoms:
        x+=atm.coord[0]
        y+=atm.coord[1]
        z+=atm.coord[2]
    numatm=float(len(atoms))
    x=x/numatm
    y=y/numatm
    z=z/numatm
    return [x,y,z]
def getdist(cen1,cen2):
    '''
    '''
    dx=cen1[0]-cen2[0]
    dy=cen1[1]-cen2[1]
    dz=cen1[2]-cen2[2]
    dist=dx*dx+dy*dy+dz*dz
    return math.sqrt(dist)

def dist_center(obj1="obj01",obj2="obj02",showflag=True):
    '''
    usage1:
    dist_center obj01,obj02 
    usage2:
    dist_center obj01,obj02,1 
    usage3:
    dist_center obj01,obj02,0
    usage1 is equal to usage2!

    '''
    obj1atoms=cmd.get_model(obj1).atom
    obj2atoms=cmd.get_model(obj2).atom
    obj1center=getcenterofatoms(obj1atoms)
    obj2center=getcenterofatoms(obj2atoms)
    dist = getdist(obj1center,obj2center)
    print("distance: %.2f"%(dist ))
    if showflag:
        cmd.pseudoatom('cen1', pos=obj1center)
        cmd.pseudoatom('cen2', pos=obj2center)
        cmd.distance("dist","cen1","cen2")
        
cmd.extend("dist_center", dist_center)

演示如下：

载入蛋白，运行run dist_center_2obj.py命令； 把TRY-72侧链苯环6个原子保存为obj01; 把HIS-351侧链咪唑环的5个原子保存为obj02; 运行命令 dist_center obj01,obj02 即可测量距离。

../_images/dist_COMMAND.png

显示蛋白残基之间的盐桥

思路：

  1. 先定位带负电荷的氨基酸上的羧基上的氧原子；
  2. 然后定位正电荷氨基的Lys 上的带正电荷的N原子；
  3. 最后显示这两类原子在4A范围之内的配对情况。

方法1 命令行版本

注解

PyMOL>select negative, (resn ASP+Glu and name OD*+OE*)

PyMOL>select positive, (resn Lys and name NZ) or (resn arg and name NE+NH*)

PyMOL>distance saltbridge, (negative ), (positive ), 4.0, 0

PyMOL>select negative, (resn ASP+Glu and name OD*+OE*)
PyMOL>select positive, (resn Lys and name NZ) or (resn arg and name NE+NH*)
PyMOL>distance saltbridge, (negative ), (positive ), 4.0, 0

方法2 拓展成一个命令 saltbridge.py

from pymol import cmd

def show_saltbridge(dist=4.0):

    cmd.select("negative","resn ASP+Glu and name OD*+OE*")
    cmd.select("positive","(resn Lys and name NZ) or (resn arg and name NE+NH*)")
    cmd.distance("saltbridge","negative","positive",dist,0)


cmd.extend("show_saltbridge", show_saltbridge)

使用命令

PyMOL>run saltbridge.py
PyMOL>show_saltbridge 3
PyMOL>show_saltbridge

用法如图所示：

../_images/salt_bridge2020-02-23_205705.441408.png

两个氨基酸之间存在黄色虚线，说明这个氨基酸存在盐桥。

把蛋白装入盒子中，并可视化长宽高

计算蛋白的长宽高，并可视化。 下载脚本(右击另存为) addproteinBox.py 。

在PyMOL 命令行，运行下述命令，就可以该蛋白添加盒子，并显示长宽高。

PyMOL>run addproteinBox.py
PyMOL>add_proteinbox 4hbk
../_images/addbox2020-05-12_232357.532120.png

左下角显示XYZ坐标

VMD左下角默认会显示XYZ坐标，PyMOL也可以做到。 下载脚本(右击另存为) axes.py 。

在PyMOL 命令行，运行下述命令，就可以添加XYZ坐标了。

PyMOL>run axes.py
PyMOL>axes
../_images/axes2020-05-22_215258.788587.png

加载坐标颜色文件

文件(test.xyzrgb)格式如下

x y z r g b

下载笔者编写的脚本 loadxyzrgb_sub.py

在 PyMOL 命令行，运行下述命令，就可以可视化坐标颜色文件了。

PyMOL>run loadxyzrgb_sub.py
PyMOL>loadxyzrgb test.xyzrgb
../_images/xyzrgb2020-06-16_201920.103565.png

提取配体周围的位点

from pymol import cmd
from pymol import util
# example 6SP6 KJK    A

def extractSiteByLig(pdbid,ligid,radius=4,chainid=None):
    '''
    '''
    cmd.delete('all')
    cmd.fetch(pdbid)

    if not  chainid:
        cmd.select("ligall","resn %s"%ligid)
        atms_lig = cmd.get_model("ligall").atom
        chains_lig = [    atom.chain     for atom in atms_lig ]
        chains_lig = list(set(chains_lig))
        chainid = chains_lig[0]

    cmd.select("lig_%s"%chainid," chain %s and resn %s "%(chainid,ligid))
    cmd.select("site","byres (lig_%s expand %s)"%(chainid,radius))
    cmd.create("pocket","site")
    cmd.disable("all")
    cmd.enable("pocket")
    cmd.do("as sticks,pocket")
    util.cba(144,"pocket")
    util.cba(120,"pocket and resn %s"%ligid)
    newfile="%s_%s_%s_%s.pdb"%(pdbid,ligid,chainid,radius)
    cmd.save(newfile,"site")

# extractSiteByLig 6SP6, KJK
cmd.extend("extractSiteByLig",extractSiteByLig)

pdbid = '6SP6'
ligid = 'KJK'
extractSiteByLig(pdbid,ligid)

PyMol的宏录制

点击 File->Log File-> Open File 填写宏的名字 xxx.pml 然后操作PyMOL， 操作完成后点击 File->Log File-> close; 文本编辑器（如vscode）打开宏文件就可以查看里面的命令。