pymol使用笔记.doc

做了几年的蛋白质结构，结构解析只懂一点皮毛，现在基本改行了。前年为了发文章，自学了pymol，也能做一些图。结构解析自学比较困难，网上资料很少，尤其是中文的软件应用技巧，本文是学习过程中的一些笔记，主要是pymol的，有些部分是从网上搜的网友心得，发到百度文库，供大家参考，希望高手指正，同时表达对热心网友的感谢。Pymol的笔记3软件安装与初始设置3Pml格式的右键菜单3软件使用难题与Bug3单字母标记氨基酸残基Windows用户3基本知识4景深4全屏4通用命令5例一5结构显示细调5选择6选择原子6选择侧链6选择骨架上的原子6选择钙离子6选择范围内原子6从选择的原子扩展到残基6color7彩虹色（反彩虹色用：rainbow_rev）7颜色举例7label7label字体7设定label距离7label举例7label氨基酸残基7氢键8氢键概念8目前使用的氢键做法：8各种方法氢键数量比较8氢键做法汇总8结构叠加比对9Align命令用法9Wiki中的"align"命令9静电势APBS（目前没有大问题）10各种静电势方法总结10安装10精简的步骤10分链作图11动画11Pymol出动画图方法11手工抽图方法11每帧都被光线追踪11友立GIF动画使用11Pymol教程与实例12合用的教程分类12使用Pymol进行蛋白质分子结构的比较12label驴子笔记12显示氢键（活性中心）14用来寻找配体口袋的残基的一个pymol命令15其他结构描述方法15Contact table15基本知识15用CCP4 NCONT16用CCP4 CONTACT/ACT16Interface16用PISA做结合分析16计算BSA的软件讨论16Ligplot17静电势DelPhi（有问题）17DelPhi v.5.1使用方法17Pymol打开DelPhi电势文件18Grasp2打开DelPhi电势文件18修结构方法搜集19修结构刚开始据说是要先修主链19修结构的时候发现 侧链越大的氨基酸残基越容易在密度中找到正确的位置.19修结构重在整体形象。19修结构新番总结20过度修正20认清身边有毒的朋友21高考阅卷得到的收获23附录23基本知识23RMSD(Root Mean Squared Deviation)23氨基酸分组方法和代表性颜色23Pymol pml文件实例24C10 IQ sort24图像处理26批量裁剪264个大小相同的图片排成一个26未整理26某人总结的结构解析方法：26结构修正时遇到的问题和用到的小tips：27分子置换的步骤28COOT中添加小分子的方法28如何画出氢键28Pymol的笔记软件安装与初始设置安装python先，在windows7里msi右键中没有“以管理员权限运行”的选项，写一个批处理（.bat文件）来运行msi进行安装，bat文件有这个选项。.bat文件内容如下：（D:Temp，是msi文件的目录，pyt.msi是msi文件名，pyt是为了方便， pymol安装用的msi文件名的简写）msiexec /i D:Temppyt.msi新版的pymol安装在python27目录下，pymolrc文件需要拷贝到"C:UsersYOU"，启动文件为PyMOL目录下的pymol.exe。如果不能加载pymolrc，可以运行PyMOL目录下的pymol.cmd，再不行就试运行一次C:Python27Scriptspymol.cmd。Pml格式的右键菜单后缀名为pml的文件，打开方式可以用普通方法设定。windows7下右键菜单添加“编辑”，并将“编辑”关联为记事本的方法如下：在注册表编辑器里，HKEY_CLASSES_ROOT>pml_auto_file-shell下建立新项：edit，再建立新项：command，值为："C:WindowsSystem32NOTEPAD.EXE" "%1"软件使用难题与Bug2013年12月31日在联想E49，Win7下安装1.61beta版，bg_color white设定背景色后，label就不显示了。单字母标记氨基酸残基Windows用户windows下不能建立.pymolrc文件，认可的文件名是：'pymolrc', 'pymolrc.py' or 'pymolrc.pym'从本博文下载附件（pymolrc）后拷贝到安装目录即可,无需后缀名。1.6版的PyMOL目录下还有一个. pymolrc_example文件，也包括单字母氨基酸的命令。pymolrc文件里起作用的是这一段# start $HOME/.pymolrc modificationsingle ='VAL':'V', 'ILE':'I', 'LEU':'L', 'GLU':'E', 'GLN':'Q', 'ASP':'D', 'ASN':'N', 'HIS':'H', 'TRP':'W', 'PHE':'F', 'TYR':'Y', 'ARG':'R', 'LYS':'K', 'SER':'S', 'THR':'T', 'MET':'M', 'ALA':'A', 'GLY':'G', 'PRO':'P', 'CYS':'C'# end modification使用时用singleresn代替resn即可，例如1.标记第77号残基，标出残基号和残基名：PyMOL>label resi 77 and name ca, ("%s/%s") % (resn, resi)#("%s/%s"): 设定显示格式。 三字母格式PyMOL>label resi 77 and name ca, ("%s/%s") % (singleresn, resi)#("%s/%s"): 设定显示格式。 单字母格式基本知识1. 几乎所有修饰都可以在菜单setting下面的set all里更改2. 文件操作load *.pdb3. 氢原子，水氢原子：remove hydro加氢：h_add水：4. 对象和选择的on/off5. 选择、抽出还是新建对象？'png F:/BioData/IQCGStructures/Orientation/test.png'save F:/BioData/IQCGStructures/Orientation/test.pse,format=pselog_open test.pmllog_closehide labelsutil.cbc util.cbak util.cbac util.colors util.cbab util.cbaw util.cbap util.cbc util.mrock util.cbas util.chainbow util.cbao util.cbag util.rainbow c util.cbam util.cbay util.mroll util.ss 景深全屏cmd.full_screen('on')通用命令例一load C10.pdbset depth_cue, offbg_color whiteset cartoon_fancy_helices,1set ray_shadows,offset stick_radius,0.2hide everything, all'remove resn hoh'remove (hydro)结构显示细调雾气调节：滚动鼠标中键背景色：菜单命令或者：bg_color white球的大小：set sphere_scale 1label的字体大小调节：菜单上有螺旋和sheets的反面与正面颜色不同set highlight cartoon将会使beta条带和loop沿骨架的正确路径延伸并给出更精确的结构描述set cartoon_flat_sheets, 0 set cartoon_smooth_loops, 0有管状边的Ribbon螺旋set cartoon_fancy_helices, 1 #开启fancy helicesbeta-sheet厚度和宽度set cartoon_rect_width, 0.2set cartoon_rect_length, 1.4Stick粗度set stick_radius,0.2Ray无阴影set ray_shadows, offSpheres的大小set sphere_scale, 0.5选择选择原子select cc,bb or name o宏：（斜杠开头从头读取，非斜杠开头从尾读取）color yellow, /pept/lig/a/10/cacolor yellow, a/10/cashow cartoon, a/选择侧链select active,(resi 538+542 and not (name n,c,o)select SideChain, HbsResiCaM and not (name n,c,o,ca)选择骨架上的原子select eiqbone, eiq and name n+c+ca选择钙离子select calciums, CA/选择范围内原子1、 How to only show structure that is several angstrom from the ligand?show stick, xxxx&HETATM around 4 (xxxx is your pdb name, 4 = 4 angstrom)HETATM指从Protein Data Bank HETATM records中载入的所有原子2、 选择a链中在B链4.5A范围内的所有原子（为什么要抽出？）extract cha,chain aextract chb,chain bselect near, cha within 4.5 of chb从选择的原子扩展到残基create pocket, byres 4dxd within 5 of resn 9pc (这条命令的目的就是以残基9pc为中心，在4dxd这个蛋白质里找出跟9pc距离在5 A的氨基酸，生成一个pocket， 9pc这个残基是4dxd这个蛋白质晶体中的一个配体）color彩虹色（反彩虹色用：rainbow_rev）spectrum count, rainbow, ccam, byres=1颜色举例color marine,ecamncolor deepblue,ecamccolor palegreen,ccamncolor forest,ccamccolor red,eiqcolor warmpink,ciqlabel label字体set label_font_id,4set label_size,-0.5负值表示以埃为单位，当缩放label对象时，label与label对象的相对大小不会变化。set label_size,4set label_outline_color,black只有label的字体5-12（unicode）文字轮廓颜色才能有效设定label距离set label_position,(3,2,1)label举例label氨基酸残基"%s-%s"%(resn,resi)label (542/oe1), " %s" % (" E542")label (538/ne), " %s" % (" R538")1、为选择“IQMainHybro”的碳原子标记上氨基酸名称及序号。label IQMainHybro and name ca , " %s-%s"% (resn, resi)2、单字母label氨基酸残基label * and name ca ,"%s%s"%(singleresn,resi)氢键氢键概念氢键存在虽然很普遍，对它的研究也在逐步深入，但是人们对氢键的定义至今仍有两种不同的理解。第一种把XHY整个结构叫氢键，因此氢键的键长就是指X与Y之间的距离，例如FHF的键长为255pm。第二种把HY叫做氢键，这样HF之间的距离163pm才算是氢键的键长。当然，我们一般都是用的第一种。看lz所述，pymol也应该是用的第一种。这里先说明一下共价键，键长小于1.8A我们一般认为是共价键，那么，在ideal中，就是说<1.8A的是共价键，而1.8-3.6是氢键。（满足键角等参数的情况下），而在minimally acceptable中，认为1.8-3.2是氢键的范围（这样氢键范围就短了）。有一点可以肯定，键长越短肯定越强。 另外，现在对于氢键键长还真没有定论，因为很多软件都自己定义键长和键角的。但是我在一些论坛上看过，说是DS的键长和键角定义的比较好，键长好像是3.5吧，键角忘了。反正有好多的软件分析出来的氢键数目都不一样的，就看自己定义了。目前使用的氢键做法：用pymol来做，pdb没有氢的需要加氢，选肽段，find-polar contacts- to others excluding solvent，all-show lines，手工选取形成氢键的残基，显示为sticks，关闭lines，标记by residue，记录残基号。在pml文件里输入残基号，用命令显示选择内的氢键。The "polar contacts" mentioned above are probably better at finding hydrogen bonds than these scripts. "Polar contacts" check geometry as well as distance.各种方法氢键数量比较ligplot和pisa差异ligplot多404-120，少410-41pymol最多氢键做法汇总Name法dist name, sele1, sele2, mode=2在pep内形成的氢键cmd.dist("pep_polar_conts","pep","pep",quiet=1,mode=2,label=0,reset=1);cmd.enable("pep_polar_conts")在HbResi内形成的氢键cmd.dist("HbResi_polar_conts","HbResi","HbResi",quiet=1,mode=2,label=0,reset=1);cmd.enable("HbResi_polar_conts")pep与其他非溶剂形成的氢键cmd.dist("pep_polar_conts","(pep) and not solvent","(byobj (pep) and (not (pep) and (not solvent)",quiet=1,mode=2,label=0,reset=1);cmd.enable("pep_polar_conts")pep与其他所有原子形成的氢键cmd.dist("pep_polar_conts","(pep)","(byobj (pep) and (not (pep)",quiet=1,mode=2,label=0,reset=1);cmd.enable("pep_polar_conts")结构叠加比对Align命令用法Pymol can superpose two structures; type the following at the pymol command line: align mol1, mol2先打开Ca复合物，然后选B，重命名为cb，再打开EDTA复合物，选择b链，在cb里选align to selection-sele。如果用A来Align to B，A会跳到B的位置与B叠加。Wiki中的"align"命令With two structures (hereafter referred to as structure1 and structure2) loaded into PyMOL it is a simple matter to type the command: align structure2, structure1and PyMOL will first do a sequence alignment and then try to align the structures to minimize the RMSD (Root Mean Square Deviation: see footnote 1) between the aligned residues. This often works very well for homologous structures, but if you have to get the RMSD for the backbone atoms of a particular set of non-homologous residues, this can be difficult. You may need to specify the particular residues to match. For example, you may know that only part of structure1 should match to part of structure2. In this case, you may wish to use a command like: align structure2 and resi 1-100, structure1 and resi 300-400or in short form: align structure2 & i. 1-100, structure 1 & i. 300-400Furthermore, you may wish to restrict the alignment to just the backbone atoms, so you can say: align structure2 and resi 1-100 and name n+ca+c+o, structure1 and resi 300-400 and name n+ca+c+oor in short form: align structure2 & i. 1-100 & n. n+ca+c+o, structure1 & i. 300-400 & n. n+ca+c+oWhen the align command runs, it will print out some information like:PyMOL>align structure1 & n. ca, structure2 & n. ca Match: read scoring matrix. Match: assigning 349 x 66 pairwise scores. MatchAlign: aligning residues (349 vs 66). ExecutiveAlign: 47 atoms aligned. Executive: RMS = 12.490 (47 to 47 atoms)静电势APBS（目前没有大问题）各种静电势方法总结DelPhi+Pymol做出来的图和APBS+Pymol的有区别，IQCG的IQ用两种方法做出来的图，APBS法做的和单用Pymol的都有尾部红色区（后者白色部分较多），而DelPhi+Pymol的没有尾部红色区。2KXW做的CaM N-lobe和2011年的文献上的也不一样，文献上没有写作法，看样子使用Pymol直接做的，我用APBS做的差别不算太大，没有文献上的白，Delphi做的蓝色的太多，白色的被蓝色浸润很多，红色的太少。2012年文献用APBS做差异不大。安装APBS 1.4.0 setup.exe，pdb2pqr-1.8.tar.gz，都是从自由软件网上下载的APBS 1.4.0 setup.exe安装使用过，apbsplugin.py是Pymol的插件，可在pymol内安装。详细的例子网上有：http:/www.poissonboltzmann.org/apbs/examples/visualization/apbs-electrostatics-in-pymol中文版的在软件目录里有。精简的步骤步骤一：网上生成pqr，设置全用默认http:/nbcr-222.ucsd.edu/pdb2pqr_1.8/步骤二：用APBS插件，只需要1、在APBS Tools 窗口“Main ”标签下， 选择Use another PQR ，然后搜索所需PQR文件(通过Choose Externally Generated PQR: 按钮)或直接输入PQR文件的路径 。2、APBS.exe路径要按照安装的路径设：例如C:APBSAPBS.exe。其余留空，插件自己会处理。3、单击Set grid 来进行空间格点设置。4、run。5、Visualization(1)-Molecular Surface，先调整正电和负电“等势”场至所需值（钙调素可选6左右），复选（color by potential on So. Acc. Sur.） , 点“show”。分链作图用pymol保存分子，然后分别算pqr。动画Pymol出动画图方法Pymol每秒30帧，可以支持120帧，最多4秒动画。让分子横向转360度/4S：movie-program-camera loop-Y Roll-4s另存为png。超过120张图，可以手工抽选图。手工抽图方法删除奇数文件的方法，可以先用拖把更名器，以增量为5批量重命名文件，再用xplorer2，查找5.png，然后删除（菜单里的删除，同时按住shift可以彻底删除）。每帧都被光线追踪应打开帧的光线追踪，关闭并清除缓存：set ray_trace_frames=1set cache_frames=0mclear预览动画时不要开ray，否则很慢，如已经开了，可关闭：set ray_trace_frames=0友立GIF动画使用先打开第一幅图像，然后添加其余图像，注意有个选项是添加到帧，要选上。选中所有帧后右键画面帧属性，延迟越小，动画越快。默认为10，和网页中的速度是一样的，网页中最快为6，小于6就=10了。如果为了软件中和实际使用效果一样的话，选默认值10，如果要加快速度，可以删除一部分帧，或者采用6。背景色问题有时候自动优化后的背景色会变，程序中背景色可调。改变背景色方法：点标签-优化，鼠标光标移动到图像背景上会变成吸管状，左键点击一下，这时调色板中右边的多个按钮解除灰色状态，变为可用，左边上数第二个是编辑当前单元，点击它，选windows颜色拾色器-白色，背景就换成白色的了。手动设定优化参数：文件-优化向导-选保留每一帧的调色板，背景色不会发生改变了，但是文件的大小可能增加，颜色和抖动都默认选最高，自动优化的颜色和抖动的设定值都是最高的。Pymol教程与实例合用的教程分类1、教程文件名：tutor-PyMOL-2005-Create 2009 From Sinica.zip作用：制作surface、电子密度、氢键内容：包含所有必需文件，最好的是有pml文件及步骤解说ppt命令含义查询（Wiki） http:/pymolwiki.org/index.php/Cartoon使用Pymol进行蛋白质分子结构的比较请问诸位结构生物学的高手是不是可以用pymol将两个蛋白（同一family的）的某一个-helix重叠以比较其他部分的差异呢？PS：我在coot上面实现了这个，但是把文件用pymol打开之后发现两个-helix是平行的而没有重叠好吧大囧该怎么办呢。？在右上角的-helix1顶目中选A>align> to selection>-helix2，就可以了吧！怎么会这样呢？你把-helix1和-helix2先保存下来，再用pymol只打开-helix1和-helix2，进行A>align>-helix2，还不行的话，你就把PDB发给我试试看吧。我对比的时候在coot中讲要比对的两个分子或者两端进行锁定，然后保存叠合后的新pdb文件，在pymol中打开观察对比。是的。师姐就是教我用的这种方法可是两个cylinder就是合并不到一起去。3楼正解evaluation版的不能align抱歉，刚学习使用中，请问该如何选择要重叠的不同-helix并重新分别命名呢？label驴子笔记在显示一个蛋白结构的某个细节的时候，常常会需要给某些重要的氨基酸打上标签，这就需要用到label命令。 label的命令格式如下： Pymol> label selection, expression selection当然就是你要加标签的对象，expression就是标签的内容，可选的有：name, resn, resi, chain等等。你也可以组合使用它们。expression也可以是你自定义的一段内容，这时候只要把内容用引号包含起来就行： Pymol> label selection, "user-defined expression" 在下面这个例子中，我想把glucosyltransferase中UDP-Glucose的binding pocket标注出来：首先说明一下，该pdb文件中A链是蛋白质，B链是UDP-Glucose。 Pymol> load glucosyltransferase.pdb, tmpPymol> extract upg, chain bPymol> extract pro, chain aPymol> delete tmpPymol> select near, pro within 4.5 of upgPymol> hide allPymol> show sticks, upgPymol> show lines, nearPymol> label near, ("%s/%s") % (resn, resi)#("%s/%s"): 设定显示格式。 上面的图看起来有点乱，因为默认Pymol在每个原子上都打上了标签。要想看起来顺眼点，需要一点加工。在这之前，让我们先看一下关于label的其他设置： 投影模式，可选值0（无投影），1（object有投影到label上，但是label本身无投影），2（object有投影到label上，label也有投影），3（object不投影到label上，label本身有投影）: Pymol> set label_shadow_mode, 3 文字颜色： Pymol> set label_color, color-name, selection 标签文字的轮廓的颜色，这样就让在例如白色背景上加白色标签成为了可能： Pymol> set label_outline_color, color-name, selection 字体，pymol内置了12种字体，编号从516。15号和16号字体是unicode的： Pymol> set label_font_id, 5 字体大小，如果为正值，则单位就是正常的px。你也可以用负值，则单位是Å： Pymol> set label_size, -0.5Pymol> set label_size, 4 设置label位置，用下列命令可以设置label离默认位置的三维偏移值，在需要给spheres加标签的时候有用： Pymol> set label_position, (x,y,z)最后说说怎样用单个字母标注氨基酸。首先在$HOME/.pymolrc中加入： # start $HOME/.pymolrc modificationsingle ='VAL':'V', 'ILE':'I', 'LEU':'L', 'GLU':'E', 'GLN':'Q', 'ASP':'D', 'ASN':'N', 'HIS':'H', 'TRP':'W', 'PHE':'F', 'TYR':'Y', 'ARG':'R', 'LYS':'K', 'SER':'S', 'THR':'T', 'MET':'M', 'ALA':'A', 'GLY':'G', 'PRO':'P', 'CYS':'C'# end modification 用法，用singleresn代替resn： Pymol> label n. CG and i. 230+246, singleresn 下面是改进过的图片： 是不是看起来好多了，下面是具体的代码，其中关于电子密度图的设置请见下一节： Pymol> select near, resi 139+229+230+233+246+499+519+520Pymol> as cartoon, proPymol> 鼠标操作：显示near的sidechainPymol> set_color grey1, 224,224,224Pymol> set cartoon_color, grey1Pymol> set cartoon_transparency, 0.3Pymol> set cartoon_fancy_helices, 1Pymol> label n. CB and near, ("%s%s") % (singleresn, resi)Pymol> 进入Editing模式，按住ctrl+鼠标右键移动label到合适位置Pymol> set cartoon_transparency, 0.3Pymol> set label_font_id, 13Pymol> set label_size, 26Pymol> bg_color whitePymol> 进入measurement模式测量我们所需要的距离Pymol> set dash_length, 0.015Pymol> set dash_radius, 0.015Pymol> set dash_gap, 0.6Pymol> set dash_color, grey显示氢键（活性中心）load t2a.pdb,t2aselect active,(resi 538+542 and not (name n,c,o)disable activehide lineshow cartoonshow sticks,activeset cartoon_fancy_helices,1set cartoon_highlight_color,blueset_view ( 0.297146499, -0.849742353, -0.435482234, -0.902210355, -0.100546859, -0.419422388, 0.312610298, 0.517525256, -0.796518862, -0.000007910, 0.000031451, -47.426128387, -8.894819260, 1.972803473, 1.153258324, 17.733728409, 77.119361877, 0.000000000 ) distance 542/oe1,538/nedistance 542/oe2,538/nh2hide labels, dist01label (542/oe1), " %s" % (" E542")label (538/ne), " %s" % (" R538")set label_font_id,4用来寻找配体口袋的残基的一个pymol命令相关搜索: 蛋白质, create, within, 中心一直有个问题困扰我，用autodock或者vina计算出来的配体的构象虽然能够在autodock里面查看它和周围残基的相互作用。但是非常难于查找具体的pocket周围的其它信息。最近在学习pymol，pymol里面的一个命令非常好的满足我的需求。以protein data bank里面的4DXD蛋白质为例来分享这个命令：下载4dxd.pdb这个文件到自己的工作目录。> load 4dxd.pdb> create pocket, byres 4dxd within 5 of resn 9pc (这条命令的目的就是以残基9pc为中心，在4dxd这个蛋白质里找出跟9pc距离在5 A的氨基酸，生成一个pocket， 9pc这个残基是4dxd这个蛋白质晶体中的一个配体）> show sticks, pocket (将pocket的残基显示cheng棒状）> hide lines (隐藏4dxd蛋白质的line，这样pymol只显示pocket的残基）因为找到了这个口袋的残基并且很清楚的显示出来，甚至可以做后续的处理，比方说观察它的氢键受体和给体的分布情况等等。如果想找自己计算的配体周围的残基，上面的命令可以改成> create pocket, byres (你的蛋白质名称，当然你先要load进去）within 5 (这个参数你可以自己选择你需要的，3A，4A或者5A等等）of (你load进去的配体的文件名）其他结构描述方法Contact table基本知识Contact distances are the following maximum allowed v