Pymol入门教程–基础

软件界面介绍

内置demo介绍

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：

1. Representations
2. Cartoon Ribbons
3. Roving Detail
4. Roving Density
5. Transparency
6. Ray Tracing
7. Sculpting
8. Scripted Animation
9. Electrostatics
10. CGOs
11. Molscript/R3D Input
12. End Demonstration 关闭示例

设置和查看工作路径

点击菜单窗口File->Working Directory->Change可以查看现在的工作目录在哪里，也可以设置新的路径作为工作目录。
工作目录的作用：默认文件的打开和保存都是从该文件开始。下载文件的保存位置也是在工作目录。这一点与R语言类似，我也是习惯一个项目新建一个project，方便以后查看。
工作目录设置习惯
建议：

1. 不同项目设置不同的工作目录
2. 设置一个默认工作目录
3. 不要把工作目录设置在软件安装目录
   双击PDB文件打开PyMOL，会自动切换工作目录到该PDB文件所在目录。
   从软件安装处打开PyMOL，则工作目录为软件安装目录。

下载蛋白

从PDB网站上下载蛋白，如4hbk.pdb.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PDBID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，你会发现PyMOL会自动加载该蛋白，在工作路径D\PyMOLstartedManual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。

介绍"ASHLC"

蛋白的展现形式（show）

在2.3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ASHLC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 lines sphere 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。

下面对Show 着重讲解：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。
  我们先对4hbk object点击S->as->cartoon.然后点击S->as->stick，效果如图Fig5
  
  我们先对4hbk object点击S->as->cartoon.然后点击S->stick.效果如图Fig6
  
  蛋白对象的简单平移、旋转、缩放
  首先将鼠标移动到2.1可视化窗口
• 平移，按住鼠标中键不放，然后上下左右移动，进行体会，蛋白会随着鼠标而移动
• 旋转，按住鼠标左键不放，然后上下左右移动鼠标，蛋白会进行旋转
• 缩放，按住鼠标右键不放，然后上下移动，蛋白会进行缩放
• 切割滚动鼠标中键，建议将蛋白渲染成surface模式，然后滚动鼠标中键当软件不能正常使用上述操作，可以点击
  File->Reinitialize->Original Settings（推荐）
  File->Reinitialize->Everything 注意的是该操作会删除当前所有的Object.

Action

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
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

第二部分对象的操作
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 to object->new
我们会得到一个名为new的object.为了和4hbk object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
如果要删除当前所有的object的话，可以在1.3命令输入窗口输入delete ll。
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。下面会有具体的例子来说明。

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
由于4hbk蛋白中没有小分子，这里我以PDB id：为例演示。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。
查看小分子和蛋白的相互作用，推荐软件 schrodinger中ligand interaction。制作相互作用的二维图，根据提示，然后再在pymo确认并绘制这些相互作用。

蛋白对象的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。当然，这里展示的时候要选择不同的展示方式，如果是相同的展示方式，是显示不出来的。

查看该结构的序列（Sequence）

点击左下角的S，即可显示蛋白的序列信息，如图所示，再点击一次S，则掩藏序列信息。S是单词Sequece的缩写。

应用：选择蛋白的特定残基
我们通过软件D3Pockets可以确定4hbk中口袋中氨基酸残基的组成：
ILE15-TRP20，TYR39，ASP43-ALA45，VAL47，TYR48，LYS77，TRP79，ASN80，LEU108，HIS110，TRP111，LEU115，PHE122，LEU130，SER159，ASN160，GLN181，GLU183，HIS185，185207 208 209210211222223 240241243244255256257258263264266267270292293294295298306

我们点击Sequence，并将Selecting模式切换为residues.然后基于残基编号进行选择。
把上述残基选中以后会临时保存在sele的object中，我们把它复制到obj01的Object中，
并重名为Pocket.然后对Pocket的Object，显示其表面，结果如图所示。

蛋白对象的着色操作

pymo中内置了多种不同的着色方案，如图所示：
按照原子类型着色
点击object上的C按钮>by element按照二级结构着色
按照b-factor着色
按照整体着色设置背景颜色

背景颜色
默认是黑色的，发表文章的时候背景颜色通常设置为白色。
点击菜单栏中的Display->background->white

制作b-factor-value图
点击A->preset->b-factor putty.

对象的Label操作

添加label

选择需要Label的对象|然后点击对象上的L按钮，根据需要.可以标记残基的名字，原子的名字.范德华半径、元素的名字等。

1. L->residue在a碳原子上标记其残基名字和编号（常用）
2. L->residue name 在所有原子上标记残基名字（不常用）
3. L->clear 删除该对象上所有的Label
4. L->element symbol显示对象上所有原子的元素名字
5. L->vdw radius产看原子的范德华半径

对于蛋白醛糖还原酶（PDB ID：4HBK），我们在UniProt 数据库中查询得到，其口袋中的重要残基有：TYR48、LYS77和HIS110。
我们对这三个残基展示其为stick模式，并掩藏主链，并通过label按钮标注其氨基酸残基的名字。移动Label，使其更加清晰可见。具体操作流程如下：
6. 载入4hbk 蛋白load 4hbk.cif
7. 在4hbk object 上点击S->as cartoon
8. 点击右下角的sequence开关按钮，选择TYR48LYS77HIS110三个残基，得到sele 临时object
9. 在sele object 上点击 S->stick，H->main chain
10. 在sele object 上点击L->residue
11. 设置背景为白色，点击菜单栏中Display->background->white
12. 点击Mouse Mode 切换为editing模式
13. 按住ctrl键不放，然后将鼠标移动到残基标签上方，并按下鼠标左键不放，然后移动鼠标，就可以调整标签的位置。
14. 调整结束后，点击Mouse Mode 切换为view 模式

移动标签label

以PDB ID：1w22蛋白为例，为其中的锌离子添加标签。
sphere模式下不能添加label；借用PS中复制图层的概念。为锌离子添加label。

step1 选中锌离子；
step2 复制锌离子；仅仅显示该object，并显示为lincore模式
step3 添加label（右击new-pseudoatom-label）：进入edit模式，按住ctrl移动label，完成后切换回viewing模式
step4 显示所有的object.

设置label的样式

调整配体的位置

pymol中包含配体和蛋白，那我们如何调整配体和蛋白的相对位置。

以PDB ID：1hkv为例，其中配体小分子为PLP。
step1 打开蛋白文件，定位到想要移动的配体。
step2 extract 操作，提取配体为新的object.并进行重命名。
step3 对蛋白进行固定（最大化窗口），
step4 在edit模式下，按住shit 就可以通过鼠标移动配体。（只是空间位置的变动，center还是不变的）

测量距离

点击菜单栏中的Wizard->Measurement 就可以进行距离测量。然后分别选择两个2个原子就可以显示这2个原子的距离。这里蓝色表示N端，红色表示O端。

比如我们想测定TYR48中侧链上的O原子到Lys77侧链N原子的距离。如下操作即可：

1. 点击Wizard->Measurement；打开了Measurement 面板，位于object list面板下方；
2. 选好残基Y48和K77，鼠标点击TYR48侧链上的O原子和LYS77侧链上面的N原子；这里为了方便，我把cartoon部分和主链部分给隐掉
3. 如要测定其他2个原子的距离，鼠标继续点击选择2个原子就可以了；
4. 测定完成后，点击Measurement 面板中的done就可以了。

突变氨基酸残基

如把4hbk中的arg-40突变成lys-40.
在菜单中点击wizard->mutagenesis->protein

其他技巧

设置透明度

鼠标操作只能基于显示模式进行设置，如：cartoon surface sphere stick等

1. 将cartoon设置成透明的，透明度50%；点击莱单栏中的Setting->Transparency->cartoon->50%；
2. 将Surface 设置成透明的，透明度50%；点击菜单栏中的Setting->Transparency->surface->50%；
3. 将Stick设置成透明的，透明度50%；点击菜单栏中的Setting->Transparency->stick->50%；
4. 将sphere 设置成透明的，透明度50%；点击菜单栏中的Setting->Transparency->sphere->50%；除了可以设置透明度外，还可以设置透明的方式，有如下几种透明模式：
5. Uni-layer；点击菜单栏中的Setting->Transparency->Uni-layer
6. Multi-Layer；点击菜单栏中的Setting->Transparency->Multi-Layer
7. Multi-Layer（real time oit）：点击菜单栏中的Setting->Transparency->Multi-layer（real time oit）
8. Fast-ugly；点击菜单栏中的Setting->Transparency->Fast-ugly在Label操作中，我们将整个蛋白展示为cartoon，并将HIS等3个残基展示为stick模式；这时候我们设置cartoon为透明50%，用4种不同的透明模式渲染，效果如下：

雾化（fogging）处理

PyMOL中支持各种雾化处理，保证depth_cue是开启的。
前面清晰、后面雾化可通过滚动鼠标中键进行调节。向上滚动，雾化程度减轻；向上滚动，雾化程度加深。
完全不想要雾化处理，可以点击 Display->Depth cue（Fogging）取消。
或者使用命令关闭。

设置不同的光照模式

PyMOL2中内置5种不同的光照模式：default，metal（金属），plastic（塑料），rubber（橡胶），X-ray。
点击Plugin->lighting Settings进行设置不同的光照，如下图所示图。

选择模式

根据不同的需求，切换到不同的选择模式，快速选择自己想要的原子；

1. Residues残基选择模式
2. Atoms原子选择模式
3. Molecules分子选择模式
4. chain 链选择模式
5. Objects 模式
6. C-alphasa碳原子模式
7. Segments片段模式
   我们先将蛋白Show->as wire；然后把MET-1第一个氨基酸残基show stick：如图所示，金色的表示S原子。
   从上图我们也可以看到，不同模式的区别。这里我简单解释下：

res模式：我们点击的是硫原子，硫原子所在的res是MET-1，因此选中的是MET-1
chain模式：我们点击的是硫原子，硫原子所在的chain A.因此选中的是所有属于chainA的原子。
mol模式：我们点击的是硫原子，pymol中是通过共价键来区分是否属于一个分子，4hbk蛋白中间缺失了部分残基，整个蛋白分成了2部分。
这里选择的是硫原子所在的那一部分。

保存或者导出结果

PyMOL和PhotoShop 有点类似，PyMOL中的Object类似于PhotoShop中的图层。

1. PyMOL可以将会话保存为pse文件，File->Save Session；pse文件类似于PS中的psd文件，方便修改调整。
2. PyMOL可以将object 导出为结构文件，File->export molecule.然后从selection的下拉框中选择需要导出的object.all代表所有的object；enable代表的可见的object；
3. 保存图片，File->export image as->png；在新版本的，可以使用右上角的Ray/Trace按钮，设置图片大小分辨率，进行保存图片。
4. 保存动画，File->export movie as->mpeg；PyMOL仅仅内置了mpeg_encode编码视频方式，默认只能保存mpg格式的动画。可自行下载ffmpeg.从而可以保存为多种格式，如gif.mov.mpg等

设置pse的版本号，建议版本为0.99，这样PyMOL和PyMOL2都可以打开pse文件

删除蛋白的一条链，然后保存为pdb
step1. 切换到chain模式
step2. 点击需要需要删除的Chain就可以选中chain
step3. 对新产生的sele object进行删除。

移动object在列表中的顺序
鼠标右击待移动的object.按住鼠标不放，移动鼠标，调整object在列表中顺序。

参考

https://wenku.baidu.com/view/628f6d6ccc84b9d528ea81c758f5f61fb73628ee.html