基础教程

主要讲述PyMOL常见的命令操作。

注解

1.本节教程是有顺序的。 2.建议先阅读入门教程,再阅读基础教程。 3.所有的命令都支持tab键补全,提高效率。 4. 主要的示例以Bace-1蛋白6EQM为例,里面含有配体小分子BUH。

命令输入窗口

PyMOL中有2个地方可供命令输入,如下图所示,根据自己的爱好,选择一处输入命令就可以了。

../_images/command2.png

笔者倾向于使用命令框1,下面我将讲解一些常用的命令:

查看切换工作路径(pwd)

默认打开和保存文件,都是在工作路径中。因此设定合适的工作路径,可以提供效率。 建议分子文件格式,如mol2,pdb等格式,全部关联到PyMOL软件,不要关联到DS,Maestro等软件。

双击PDB文件,打开PyMOL软件,会自动调整工作路径为PDB文件所在路径。

  1. 命令 pwd; 查看工作路径;
  2. 命令 cd D:/test; 切换工作路径到D盘下面的test文件夹。在执行命令前,确保D盘下面有test 文件夹。

如图所示:

../_images/pwd.png

下载蛋白(fetch)

fetch 命令可以根据PDB ID编号下载蛋白结构到工作路径,并载入到PyMOL中显示,在PyMOL中的object的名字默认是PDB ID,可通过name参数进行修改。 从PyMOL 1.8开始,默认的格式是cif,可通过type参数修改文件的格式,也支持根据配体ligand ID的编号下载小分子。

示例:

  1. fetch 6FYZ # 下载编号是6FYZ的蛋白,文件格式是cif。
  2. fetch EBE # 下载编号是EBE的配体小分子,文件格式是cif。
  3. fetch 6MVD,name=”test”,type=pdb # 下载文件格式为pdb的6MVD的蛋白,载入PyMOL中设置名字为test.

type后面的参数不是字符串,不能加引号

type 支持的文件格式有:

type = cif|mmtf|pdb|pdb1|2fofc|fofc|emd|cid|sid|cc

默认是从pdb网站上下载数据的,可通过设置fetch_host 修改下载源。

set fetch_host,pdb set fetch_host,pdbe set fetch_host,pdbj

pdb 数据库有2个镜像库,一个是欧洲的pbde,另一个是日本的pdbj。 如果其中一个源不能使用的时候,可以尝试切换到其他源。

载入蛋白(load)

从PDB网站上下载蛋白,如 4hbk.pdb。 工作路径中已经存在PDB文件,如4hbk.pdb。 可通过load 命令进行加载。 命令:

load 4hbk.pdb load filename.pdb

load 和 fetch 的区别,load 是指定文件的名字,而fetch是分子的ID号。

设置背景颜色(bg_color)

设置背景颜色为白色:

bg_color white

设置surface的颜色(cartoon_color)

设置surface的颜色为red

set surface_color,red

注解

注意颜色是有优先级的,默认设置的是atom的颜色,如果没有设置surface的颜色,则继承atom的颜色

体验下

set surface_color,red
color blue
unset surface_color

绘制蛋白截面图clip

需要ray后才能看到截面的效果。

as surface
clip near,-10
ray

注解

为了获得想要的效果,多次尝试clip的数值。 也可以通过滚动数据获得切面

../_images/clip2020-11-19_213446.561833.png

设置截面的颜色

set ray_interior_color, grey
set ray_interior_color, grey,obj01

开关单双键模式 valence

set valence,1 开启双键模式。
set valence,0 关闭双键模式。

示例 打开PyMOL fetch BUH bg_clor white set valence,1 set valence,0

效果如下:

../_images/buh_val1.png

Fig 1. 双键模式

../_images/buh_val0.png

Fig 2. 普通模式

开启球棍模型ball-stick

set stick_ball,1
set stick_ball_ratio,1.7
as stick

效果如下图所示:

../_images/2ball_stick.png

开启球棍模型ball-stick

点击 Action -> preset -> ball and stick

效果如下图所示:

../_images/a_bs.png

设置相互作用的样式

  1. 怎么像这样把相互作用的线调粗?
set dash_radius, 0.3
  1. 把虚线变成实线?
set dash_gap,0
  1. 设置实线区域的长度
set dash_length, 0.8

保存图片(png)

png filename.png 我建议使用该命令进行快捷保存图片

下面我将以Bace-1蛋白6EQM为例,里面含有配体小分子BUH。

高清图片(ray)

制作高清图片, 制作完图片后输入ray命令,然后保存图片。

设置两个光源 two_sided_lighting

set two_sided_lighting,1

当蛋白表面有破损的时候,ray的时候可能会出现黑洞现象,如下图所示。

../_images/blackHole2020-05-25_224644.795813.png

使用上述命令,设置两个光源就可以消除黑洞现象。

批量修改氨基酸残基的编号

使得残基的编号增加61。 alter (all),resi=str(int(resi)+61); sort;

设置label的小数位数

默认距离和角度是1位,通过下面命令可以修改,显示的位数。

set label_digits,2
set label_distance_digits,2
set label_dihedral_digits,2
set label_angle_digits, 2

设置label的字体大小

label字体的默认大小是14pt, 单位是pt。

set label_size,20

除了使用pt单位,也可以使用Angstrom 单位,如设置字体大小为 1.2 Angstrom。

set label_size,-1.2

删除object

delete objectName

delete all

保存object

cmd.save(filename[, selection[, state[, format]]])

save file [,(selection) [,state [,format]] ]

PyMOL>save 01.pdb, ONLYprotein,

Save: wrote “01.pdb”.

PyMOL>cmd.save(“0.pdb”,”ONLYprotein”)

掩藏object-disable

disable objectName

掩藏representation

hide stick hide cartoon

切换编辑模式

edit_mode

计算phi-psi角度

phi_psi objectName phi_psi selection

phi_psi 4hbk phi_psi resi 100


蛋白的展现形式(show,as)

命令如下:

as cartoon
show cartoon,objectname
as stick,all
as stick,objectname
as stick,selection express
as stick,resn arg

默认的object name是all。

示例讲解: 打开pymol, 依次执行下面命令。 1. cd d:PyMOLstartedManualpse 切换到工作路径 2. fetch 6EQM 下载蛋白 3.

调整 mesh 粗细

set mesh_radius,0.2
ray

ray 方可看到调整后的状态。

设置双键的显示形式 valence

set valence, 0  #关闭双键显示
set valence, 1  #开启双键显示

设置小球的大小 sphere_scale

默认sphere_scale 是1,通过调整sphere_scale来调整 小球的大小

set sphere_scale,0.5
../_images/sphere_scale2020-05-15_202726.927326.png

重新计算二级结构(dss)

dss

选择中的关键词和缩略

  1. organic org. Non-polymer organic compounds (e.g. ligands, buffers)
  2. inorganic ino. Non-polymer inorganic atoms/ions
  3. solvent sol. Water molecules
  4. polymer pol. Protein or Nucleic Acid
  5. polymer.protein Protein (New in PyMOL 2.1)
  6. polymer.nucleic Nucleic Acid (New in PyMOL 2.1)
  7. guide Protein CA and nucleic acid C4*/C4’
  8. hetatm Atoms loaded from PDB HETATM records
  9. hydrogens h. Hydrogen atoms
  10. backbone bb. Polymer backbone atoms (new in PyMOL 1.6.1)
  11. sidechain sc. Polymer non-backbone atoms (new in PyMOL 1.6.1)
  12. metals Metal atoms (new in PyMOL 1.6.1)
  13. donors don. Hydrogen bond donor atoms
  14. acceptors acc. Hydrogen bond acceptor atoms

cartoon 模式

pymol 中内置了10种cartoon 模式:

  1. skip (-1) 不显示
  2. automatic (0) (use ss property) 默认模式
  3. loop (1)
  4. rectangle (2)
  5. oval (3)
  6. tube (4)
  7. arrow (5)
  8. dumbbell (6) (see also cartoon_fancy_helices)
  9. putty (7) (b-factor scaling)
  10. dash (8) (new in PyMOL 1.8.2)

在命令行窗口输入下面的命令对各种模式进行感受。 .. code-block:: console

cartoon loop cartoon tube cartoon putty

cartoon helix 模式

在cartoon automaic 模式下 pymol 中内置了3种cartoon helix模式:

  1. 默认default模式
  2. Fancy Helices 模式 两端是尖尖
  3. Cylindrical Helices 模式 圆柱体

开启 Fancy 模式

set cartoon_fancy_helices, 1

开启 cylindrcal 模式

set cartoon_cylindrical_helices, 1

设置圆柱的粗细:

set cartoon_helix_radius,0.9
set cartoon_helix_radius,2.5
../_images/cy_radius2020-04-29_070653.643411.png

启用默认 default 模式

set cartoon_fancy_helices, 0
set cartoon_cylindrical_helices, 0
../_images/helixMode2020-04-29_070024.892817.png

定义fancy 和default模式下的α-helix

命令:

set cartoon_oval_length , 0.8 # default is 1.20
set cartoon_oval_width , 0.2  # default is 0.25

示例:

../_images/helix_len2020-05-30_163557.562932.png

着色(color)

color red,object name

设置透明度(transparency)

所有的命令

选择,残基(select)

选择所有的碳原子: select catoms, elem C

选择蛋白:select protein, (byres polymer & name CA)

选择核酸: select nucleic, (byres polymer & name P)

选择RNA: select rna, (byres polymer & name O2’)

选择DNA: select dna, (nucleic & !rna)

查看蛋白中的二硫键

show sticks, (cys/ca+cb+sg) and byres (cys/sg and bound_to cys/sg)

显示蛋白的口袋的静电势表面

step1. 显示整个蛋白蛋白的静电势表面;A->generate->vacuum electrostatic->potential
step2  设置口袋的中心,一般以其中的配体作为中心;
set surface_carve_selection, ligand
step3  设置口袋的大小
set surface_carve_cutoff, 5
step4 设置口袋的表面的透明度
set transparency,0.3, 1azm_e_chg
step5 切换为溶剂可接触表面
set surface_solvent, 1

删除配体分子5A以外的水分子

remove resn hoh and (resi 307 gap 5)

叠合两个object(super)

参考: https://pymolwiki.org/index.php/Super

自动进行全局叠合

super 会把两个object进行叠合,和align的区别主要是

  1. super 主要是基于机构进行叠合;
  2. align 主要是基于序列进行叠合。

当两个蛋白的序列相似度较低的时候,使用super叠合的效果比align叠合的效果好。

super p1, p2

指定叠合部分

super p1 & alt A+'', p2 & alt B+''

实战

super obj03  & resi 2-191 & chain K, obj04  & resi 2-191 & chain C

分组(group)

group efHand, 1cll 1ggz 1sra

group efHand, open

group efHand, close

创建嵌套的组

group target,pdbid
group surf, *_e_*
group target,surf

排序object (order)

order object

颜色的名字

PyMOL 中内置超过`100种颜色 <https://pymolwiki.org/index.php/Color_Values>`_,

aquamarine    0.5     1.0     1.0
      black   0.0     0.0     0.0
      blue    0.0     0.0     1.0
      bluewhite       0.85    0.85    1.00
      br0     0.1     0.1     1.0
      br1     0.2     0.1     0.9
      br2     0.3     0.1     0.8
      br3     0.4     0.1     0.7
      br4     0.5     0.1     0.6
      br5     0.6     0.1     0.5
      br6     0.7     0.1     0.4
      br7     0.8     0.1     0.3
      br8     0.9     0.1     0.2
      br9     1.0     0.1     0.1
      brightorange    1.0     0.7     0.2
      brown   0.65    0.32    0.17
      carbon  0.2     1.0     0.2
      chartreuse      0.5     1.0     0.0
      chocolate       0.555   0.222   0.111
      cyan    0.0     1.0     1.0
      darksalmon      0.73    0.55    0.52
      dash    1.0     1.0     0.0
      deepblue        0.25    0.25    0.65    deep
      deepolive       0.6     0.6     0.1
      deeppurple      0.6     0.1     0.6
      deepsalmon      1.0     0.5     0.5     duplicated?
      deepsalmon      1.00    0.42    0.42
      ... ...
violetpurple  0.55    0.25    0.60
warmpink      0.85    0.20    0.50
wheat         0.99    0.82    0.65
white         1.0     1.0     1.0
yellow        1.0     1.0     0.0
yelloworange  1.0     0.87    0.37

设置二级结构的颜色

PyMOL中内置了3种二级结构着色策略。

helix       sheet   loop
red         yellow  green   (策略1)
cyan        magenta         salmon (策略2)
cyan        red     magenta     (策略3)

除了上述内置的着色策略,我们还可以自定义二级结构的颜色。

方法一:

选定二级结构对应的氨基酸残基,然后设置颜色。

方法二(推荐):

color red, ss h
color yellow, ss s
color green, ss l+''

推荐一套配色策略,感觉比内置的好看一点。

PyMOL>color yellow,ss s
PyMOL>color grey,ss l+''
PyMOL>color teal,ss h

设置颜色 (set xx_color)

set