进阶教程

主要讲述如何用PyMOL 绘制精美图片的案例，以及制作动画。

注解

动画更加形象生动，做PPT的时候加入一些动画，更能引起听众的兴趣和注意力！

注解

使用图片帧的方式制作动画的时候，保存的图片背景不能是透明的，否则会出现重影的现象。 默认导出图片背景是透明的，点击右上角 draw/ray, 取消勾选 transparent。

简单规则

对于缺少美感的人来说，如何绘制精美图片，有如下规则和方法： 1. 参考文献中图片，进行绘制 2. 文献中蛋白的颜色通常设置为灰白色。 3. 氢原子往往掩藏，尤其是非极性氢原子。

如何制作动画，有如下规则： 1. 平时注意积累动画库 2. 模仿别人制作的动画

安装ffmpeg方便直接导出mp4 和 gif 格式

安装方法一：

  1. step1 到 ffmpeg官网 下载ffmpeg，这里我以 windows为例 。
  2. step2 解压文件，将bin文件下的所有exe 程序拷贝的PATH路径下，或者将bin路径添加到PATH 环境变量中。
  3. step3 打开PyMOL,File->save move movie 选择ffmpeg 就可以保存动画。

安装方法2：

>>> conda install -c menpo ffmpeg

制作分子对接示例动画

  1. 准备材料(选定蛋白体系，配体)
  2. 分子对接，保留制作动画用的配体小分子构象
  3. 制作动画

3.1 导入蛋白，

3.2 通过命令导入小分子，并设置object的名字为lig

load conf1name.mol2, lig
load conf2name.mol2,lig
... ...

3.3 美化，调整角度，颜色，显示模式，动画速度等

3.4 mplay 播放动画

3.5 导出动画 ；

file->export movie as -> 选择ffmpeg/gif 保存动画为gif格式 或者 选择ffmpeg/mpeg4 保存动画为mp4 格式。

mp4格式的文件更小

这里我以蛋白 1ki2 为例制作动画，免费下载 素材 。

素材包含： 1. 蛋白构象；2. 小分子10个构象；3. mov.pml

打开pymol,执行如下命令，就可以创建动画了

load 1ki2_rec.pdb,rec
load ligconf01.mol2,lig
load ligconf02.mol2,lig
load ligconf03.mol2,lig
load ligconf04.mol2,lig
load ligconf05.mol2,lig
load ligconf06.mol2,lig
load ligconf07.mol2,lig
load ligconf08.mol2,lig
load ligconf09.mol2,lig
load ligconf10.mol2,lig
set movie_fps, 3
mplay

或者将上述命令写入到mov.pml 文件中，双击mov.pml 就可以。

我制作的动画如下

../_images/1ki2_dock.gif

注解

pymol直接制作gif动画，会有黄色边缘。建议通过PyMol导出图片， 然后借助 ScreenToGif 将图片转换成gif动画。 流程如下：

  1. 打开ScreenToGif，选择编辑器模式；
  2. 点击文中中的媒体或项目，选中所有的帧图片上传到软件中；
  3. 点击编辑标签，选中所有图片，在重新设置中，设置每一帧的延时时间
  4. 最后点击文件，另存为gif文件就可以了。

制作小分子进入蛋白口袋的动画

这次我主要通过保存关键的frame 进行制作。

首先我们在脑海中构建几个关键图像，

1. 蛋白是空的。
2. 在蛋白外部出现小分子
4. 小分子慢慢进入口袋

帧和帧之间PYMOL会自动平滑过渡。 设置所有的帧的数目： mset 1 x300;

设置第一帧的图像，frame 1; 调整得到自己想要的视角；mview store；

在frame 100设置第二副图像，frame 100; 调整得到自己想要的视角；mview store；

在frame 200设置第二副图像，frame 200; 调整得到自己想要的视角；mview store；

mplay 播放动画。

注意： 这种方法不能改变蛋白的形态。

蛋白的口袋

蛋白构象变化

这里以腺苷酸激酶 （ADENYLATE KINASE）为例，PDB ID: 1AKE是关闭（close）构象，PDB ID: 4AKE是开放构象， 如下图所示

../_images/ake2022-03-05_123337.400669.png

Schrodinger版本的PyMOL中内置了morph命令，开源版本的版本中没有morph命令。 给定两个或多个构象，morph命令可以创建从第一个构象到第二个构象的内插轨迹，平滑过渡。

命令版本：

fetch 1akeA 4akeA, async=0
align 1akeA, 4akeA
morph mout, 1akeA, 4akeA

鼠标点击版本

首先在Pymol中载入1ake_CHAINA和4ake_CHAINA；
然后进行align叠合；
最后在1ake的object上面点击A->generate->morph->to molecule->4ake就可以了。

动画效果如下，点我查看动画：

../_images/ake2022-03-05_134358.248291.gif

观察上面的动画，我们发现其是关闭构象缓慢打开到开放构象，然后直接跳跃到关闭构象了。 现在我们借助于morph构建1AKE是关闭（close）构象变化到PDB ID: 4AKE是开放构象再变化到1AKE是关闭（close）构象 的一个周期循环动画。

首先要确保1AKE和4AKE的残基存在原子对应关系，这里我提取A链并且删除侧链。也可以通过同源模建的方法进行准备。

PyMOL>load 1akeA.pdb,AKE
PyMOL>load 4akeA.pdb,AKE
PyMOL>load 4akeA.pdb,AKE
PyMOL>morph mout,AKE,AKE,0

动画效果如下，点我查看动画：

../_images/akeloop2022-03-06_123652.174605.gif

多构象的动画切换方法，首先进行预处理，保证构象中的原子有对应关系，然后把这些构象load到一个object中， 接着可以通过命令morph mout,AKE,AKE,0 或者鼠标操作A(action)->generate->morph->state->1-2-3-4-5就可以了。

这里我以腺苷酸激酶 （ADENYLATE KINASE）蛋白为例，准备了以下5个构象state：

  1. 构象1 初始close构象
  2. 构象2 初始open构象
  3. 构象3 和构象1 相同，初始close构象
  4. 构象4 初始close构象旋转90度（通过movement控制和rotate y,90,xxx命令）得到
  5. 构象5 初始open构象和构象4叠合后的构象。

动画效果如下所示, 点我查看动画 ：

../_images/ake5sceloop2022-03-06_144844.120736.gif

构象搜索的动画

分子对接动画