可能是全网最好的pymol教程

在阅读文献时，大家经常会看到各种蛋白质结构图，或者自己研究时也需要画图。今天，计算化学和分子生物信息学实验室的主页君就简单地介绍下Pymol以及其基础的用法这篇pymol使教程，可能是全网最好最容易上手的了。

基本知识介绍

1

什么是pymol：

PyMOL软件以Py+MOL命名：“Py”表示它是由一种计算机语言Python所衍生出来的，“MOL”表示它是用于显示分子（英文为molecule）结构的软件。为什么选择Pymol，因为它是强大的分子可视化软件，具有诸多优点：

高质量科学论文发表图形

动画制作

文档文件和会话文件并存

鼠标操作与命令行操作

免费的开放源码

PyMOL适用于创作高品质的小分子或是生物大分子（特别是蛋白质）的三维结构图像。软件的作者宣称，在所有正式发表的科学文献中的蛋白质结构图像中，有四分之一是使用PyMOL来制作。

Pymol既可以用鼠标操作，也可以用命令行操作

基础鼠标操作

任意旋转图像：对准图像的任意处点住鼠标左键然后移动鼠标。

放大/缩小图像：对准图像的任意处点住鼠标右键然后移动鼠标：向上是缩小，向下则是放大。

移动图像：对准图像的任意处按住鼠标中键或者滚轮，然后移动鼠标。

设定图像旋转中心：Ctrl＋Shift＋鼠标中键或滚轮。

移动剪切平面：Shift＋鼠标右键。鼠标上下移动：调整前剪切平面（离你近的）；鼠标左右移动：调整后剪切平面（离你远的）。

总结起来，基本操作如同下图所示：

命令行操作

Pymol是区分大小写的，不过目前为止Pymol还是只用小写。

Pymol的命令都是由关键词（keyword）加上一些变量（argument）组成，格式如下：

Pymol> keyword argument

其中关键词（keyword） 如load、 zoom、 color、 set等等， 是必须的， ；

而变量则不是必须的，比如退出命令quit就不需要附加变量：

Pymol> quit

通常情况下需要加变量，当不加任何变量时， Pymol会默认一个变量all。

在Internal GUI中，我们经常要用鼠标对界面中的结构进行操作，所以我们一定要熟悉，All指所有的对象，(sele)是选择的对象按钮

A:代表对这个对象的各种action，

S：显示这个对象的某种样式，

H：隐藏某种样式，

L：显示某种label，

C：显示的颜色

具体的节面如下所示：

文档文件的保存

Pymol> log_open script-file-name .pml #记录一个文本文档， 该文件的后缀名应为.pml

Pymol> log_close # 终止记录

Pymol> @script-file-name # 调用该文档

会话文件的保存

外部GUI窗口里面的File － Save Session，创建一个会话文件（.pse），下次打开Pymol时直接回到当前所在的状态。

两者区别： 文档文件可以编辑，但会话文件不可以；记录文档文件前必须先运行log_open命令，而会话文件可以随时创建；最后文档文件以文档形式运@，而打开会话文件必须选择外部GUI窗口中的File-Open。

图片的保存

Pymol> png file-name # 图片被保存在PyMOL安装默认的文件夹中

对于整个窗口，底部窗口“PyMOL Viewer”包含“内部GUI”，它由窗口右侧显示的控件和信息组成。内部GUI包含所有对象和选择的名称列表可以切换命名实体的显示，以及通过“弹出”菜单更改它们的单独表示方式。

PyMOL对于载入的PDB，有丰富的结构展示，总有一款你想要。

总有一款你想要

下面我们就以1T46.pdb进行PDB结构的展示，下图是2004年发表的一篇文章，从现在的角度看，虽然当时可视化软件不成熟，但基本的结构都已经展示出来了，那就让我们开始吧：

一般可以选择pretty，然后对于不同的区域进行着色，如下图：

对于文章中的氨基酸残基，可以选择C，即color，把总体展示成灰色，然后在序列中，选择文章中提到的氨基酸，进行突出展示，做完后如下图

接下来就是细节的展示了，如下图：

后期的美化之后的内容中会提到，下面介绍下Pymol的一些重要功能及其说明：

测量

二级结构归属

PyMOL具有快速合理的二级结构归属算法，即“dss”，但由于二级结构归属的主观因素， dss的结果可能会不同于PDB文件中DSSP程序的结果

探测静电力学

PyMOL能够利用泊松波尔兹曼方程计算水溶液状态下的静电力学，效果图如下：

下面主页君就介绍一些pymol应用的实例,同学们若是对一些命令和操作不懂的话，可以去pymolwiki中查找，https://pymolwiki.org/index.php/Main_Page

PyMOL命令行应用实例1：Cartoon及表面显示

Load the PDB file

• pymol> fetch 1w2i

Hide everything and then show protein cartoon

• PyMOL> hide everything, all

• PyMOL> show cartoon, all

Color the helix, sheet, and loop

• PyMOL> color purple, ss h

• PyMOL> color yellow, ss s

• PyMOL> color green, ss ""

Color chain A and B

• PyMOL> color red, chain A

• PyMOL> color blue, chain B

Create a surface display for chain A

PyMOL> create obj_a, chain A

PyMOL> show surface, obj_a

Color the active site residue

PyMOL> select active, (resi 14-20,38 and chain A)

PyMOL> color yellow, active

PyMOL> turn y, -60; turn x, -20

PyMOL> zoom active

Locate and display the bound formate ion in the active site.

PyMOL> select ligand, active around 3.5 and resn FMT

PyMOL> show sticks, ligand

PyMOL> show spheres, ligand

PyMOL> alter ligand, vdw=0.5

PyMOL> rebuild

PyMOL> set transparency=0.25

8Rendering and output

• PyMOL> bg_color white

• PyMOL> ray

• File -> Save Image

一顺溜做下来，你就可以得到如下的图片

太漂亮了

PyMOL命令行应用实例2：

活性位点侧链显示及距离的测量

我们继续根据1w2ipdb 进行操作，就从例子1所展示的结构继续下去：

Display the side-chain of active site residues on top of the cartoon representation

• PyMOL> hide surface

• PyMOL> select sidechain, not (name c+n+o)

• PyMOL> show sticks, (active and sidechain)

• PyMOL> color blue, name n*

• PyMOL> color red, name o*

• PyMOL> color white, name c*

接下来进行距离的衡量，Wizard -> Measurement -> Distance，进行稍微的美化，把cartoon的透明度调整后，即可得到下图：

喜欢鼠标操作的也可以根据一开始的介绍，用鼠标做出上述的图，另外，主页君在这里介绍一些pymolx小技巧

技巧1：如何选取配体周围氨基酸

我们常常遇到想要选取配体周围几埃范围内的氨基酸，这样更有利于我们分析配体和周围氨基酸的作用。

首先我们可以通过命令

[code=Python width=600px]select ligand，resn x[/code]

PS： x为配体名字

[code=Python width=600px]color red， ligand[/code]

[code=Python width=600px]select 5A， byres ligand around 5[/code]

PS： 配体5埃范围内的残基

[code=Python width=600px]show sticks, 5A

color yellow, 5A[/code]

小技巧2-键角

小技巧3：巧用pymol的渲染(ray)

ray将会创建一个现在的框架图像的渲染（ray-traced）图像。我们平常使用pymol的时候可能就是直接ray一下出图，其实ray有许多功能可以挖掘，这里简单介绍一小部分使用

设置Ray_trace_mode设置可以修改最终成图的时候的PyMOL的内部渲染蛋白的模式.下面可以查看不同模式的效果

# 普通颜色

set ray_trace_mode, 0

# 普通颜色+黑色线

set ray_trace_mode, 1

# 仅包含黑色线

set ray_trace_mode, 2

# 倍色+黑色线

set ray_trace_mode, 3

# 建议设置

set antialias, 2

# 更改线的颜色

set ray_trace_color, magenta

下面进行具体的展示：

ray_trace_mode, 1

ray_trace_mode, 2

ray_trace_mode, 3

ray_trace_color, magenta

还有很多pymol画图的小技巧，限于篇幅，就不一一展示了，值得一提的是：你是否发现Pymol新的版本已经下载不到安装版了？

以下是Pymol官方网站对版权的描述。

PyMOL is a commercial product, but we make most of its source code freely available under a permissive license. The open source project is maintained by Schrödinger and ultimately funded by everyone who purchases a PyMOL license.Open source enables open science.This was the vision of the original PyMOL author Warren L. DeLano.”

从此描述来看，Pymol是一个开源项目，这是其创始者Warren Lyford DeLano 先生一直坚持的。你大可以放心的免费使用源码编译后的Pymol用于学术研究。

下图便是2.3版本的pymol。当然，不要忘记了 致谢！

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