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高质量PyMOL作图教程

作者: 殷赋科技 发布: 2019-04-06 43阅读 53评论

前言

上一期，小编教大家使用殷赋云计算平台（http://cloud.yinfotek.com）重现了一篇2018年文献《【文献重现】D715-2441 抑制剂与PB2蛋白的结合模式研究》的分子对接计算结果。然而，要发表高质量SCI文章，还需要制作高质量的Figure。本期，我将带大家使用PyMOL软件（搭配Photoshop、MS Powerpoint）绘制D715-2441与PB2cap的结合模式图。

我们先来看一张成品图：

研究背景

根据上期的分析结果，我们获得以下相互作用：

1、化合物D715-2441的芳环夹在氨基酸残基H357和F404之间并形成π-π堆积作用，还与F404形成疏水作用；

2、化合物苯环上的羟基与E361的羧基和K376的N+原子形成氢键作用，另一个羟基与F404的O原子形成氢键作用；

3、化合物吡喃酮环酯基与K339的N+原子和H357的咪唑基形成盐桥作用。

软件工具

制作一张精美的结合模式图需要用到三款软件：PyMOL（及其插件center_of_mass.py）、Photoshop（PS）和MS PowerPoint（PPT）软件。

在微信公众号（殷赋科技）首页回复“pymol”即可获得相关软件、插件的下载链接，PyMOL安装教程请浏览《PyMOL及其插件安装教程》。

操作步骤

PyMOL作图通常是对特定对象进行展示形式、颜色、字体等方面的修饰。PyMOL的精髓在于命令行与鼠标的配合使用，本文高度依赖命令行，请做好心理准备（如果真的很厌倦命令行，请使用殷赋云计算平台的作图工具）。大多数命令格式较为一致，请注意总结归纳。

1. 前期准备工作

下载蛋白-配体复合物文件（rli-D715-2441-1.pdb）：登录平台 -> 进入任务详情页 -> 查看相互作用分析 -> 下载文件。

我们先来看平台上的结合模式图：

平台提供了相当清晰好看的图，只要将鼠标放在图上，右键下载即可。对于一般用户，这样的图已经足够发文章了。今后，我们还将添加更多细节控件，让你在平台上点点鼠标即可轻松完成本篇文章的核心内容，制作一张高质量图片。敬请期待！

2. PyMOL作图

2.1. 设定工作目录，打开文件

打开PyMOL软件，导入刚才下载的复合物PDB文件（rli-D715-2441-1.pdb）。

注意：有两种方法导入文件，一种是鼠标点击菜单栏File -> Open…，另一种是通过命令行。在这里，我们采用命令来操作，因为这样可以同时把工作目录设置好，方便后续保存文件。

假设我们的工作目录为D:\demo。注意：路径中不要有中文和空格，这是导致很多计算类软件（尤其是免费软件）出现问题的原因。

在PyMOL上界面或下界面的命令输入框输入以下命令（PyMOL>表示这是PyMOL的命令），每行输入完毕后按【Enter】键：

2.2. 设置操作对象

结合模式图通常涉及到受体（蛋白）与配体（小分子化合物）两部分（有的还可能涉及水分子、金属离子、辅酶；等等），需为之分别设置对象，以便后续操作。设置配体对象：按照下图顺序，将配体设置为lig对象。设置关键残基对象：关键残基包括：A链的K339、H357、E361、K376和F404。由于该蛋白只有一条链，在使用命令选择残基时，可以不用指定链名。按照下图顺序，将关键残基设置为res对象。

2.3. 显示所需，隐藏多余

在PyMOL中输入以下命令：

然后，进行鼠标操作：

2.4. 绘制相互作用力

前面说过，命令行和鼠标的配合是很重要的。这里再简单讲讲鼠标的几个操作用法：

A） 拖动鼠标左键：按住右键，任意方向拖动鼠标，使视图转动；

B） 上下拖动鼠标右键：按住右键，上下拖动鼠标，使视图缩放；

C） 拖动鼠标中间滚轮：按住滚轮，任意方向拖动鼠标，使视图移动；

D）滚动鼠标中间滚轮：拉进或拉远镜头，使近处原子逐渐显示或隐藏。

我们参照平台给出的结合模式图（本文第二张图），通过下面的键鼠操作来绘制相互作用力。

绘制π-π堆积与盐桥作用

首先，确保鼠标模式（Mouse Mode）为Viewing状态，选择（Selecting）模式为Atoms状态（位置在PyMOL右下方）。然后，按照下面步骤操作：

然后，点击PyMOL菜单栏的Wizard -> Measurement，然后根据示意图点击刚才创建的小球，两两一组，便画出虚线（相应地，生成对象measure01~05）。

绘制其他作用力

采用相同的办法，把氢键和疏水作用也画出来。由于这些作用力的两端刚好落在原子上，因此，不用绘制小球。

2.5. 最后加工

为方便调整，也为图片规格符合要求（通常，出版社要求全版图片宽度≤2000像素，半版图片宽度≤1000像素，分辨率≥300 dpi），我们将PyMOL界面放大或靠边最大化，并将上半部分的对话框往上拉到最小，让视图最大。然后放大、摆动视图至合适的角度，使尽可能清晰地看到各关键细节。

基本的创建工作已经完成，接下来进行细致的修饰。

我们还可按下图步骤微调cartoon样式：

还可移动label的位置（设置Mouse Mode为Editing模式后，按住Ctrl键，用鼠标左键或右键拖动label；必要时，可先将cartoo隐藏起来，等调整好label后，再显示出来），让视图更清晰。经过上述一系列操作，得到下图：

2.6. 生成图片

上面的图已经可以发表文章了，但为了更好看，还需要进行一步：光线追踪（Ray tracing）。

继续使用命令：

至此，我们拿到3张图片：focus.png、label.png和overview.png。下面讲述如何使用PS处理这些图片。

3. 使用PS添加字体

打开PS，将focus.png文件拖进界面。此时，图片背景可能有一排排的灰色格子，这是因为PyMOL生成的png图片背景是透明的。只需要将图片设为背景图层（默认背景颜色是白色，如果不是，请自行更改），即可去除格子，得到白色背景的图片。操作如下：

然后，参照label.png文件，为focus图添加文字标签。

按字母T键，然后左键点击图片任意地方，即可输入文字内容，完成后按右侧小键盘的Enter键（并非平时使用的字母键盘Enter键，两者功能在PS中略有差异）或者干脆点击工具栏上的打勾标识（下图右端）。在输入内容之前，还要调整一下字体大小、样式和颜色，比如设为Times New Roman字体，Bold样式和黑色。

并给文字添加白色描边，以便在颜色接近的图片区域中也能清楚辨认。

按住Ctrl+Alt，点击并拖动标签至其他需添加标签的位置，即可复制出一个新的标签，然后修改文字内容即可。依次添完所有标签，并放置合适的位置。对于氢键距离，我们设置的字体大小为18。

将当前状态保存为focus.psd文件（Ctrl+Shift+S）。最后，合并图层（Ctrl+Shift+E），再保存为图片focus.tif文件。由于PyMOL生成的图片规格是2000像素 × 2000像素，300 dpi。我们直接保存即可。若想更改规格，可按Ctrl+Alt+I键，根据提示修改相应的值。

至此，我们便制作成可用于发表文章的高质量结合模式图：

4. 使用PPT制作成品图

为制作一张展示结合口袋在蛋白整体位置、并将口袋内的相互作用细节放大的图片，我们使用PPT将focus.tif和overview.png拼合并加以修饰。

1、 打开PPT，将图片拖进同一界面（注意先把预设的东西清理掉），摆至合适位置；

2、 点击focus图，设置图片大小和边框（见下图）；

3、 添加正方形，覆盖蛋白口袋，大小为6 cm × 6 cm，不填充颜色，边框颜色和样式与focus图一致；

4、 添加两条相同颜色的虚线，连接focus图和正方形。

按Ctrl+A，将全部图片和图形选上，再按Ctrl+G，即合并为一个图。右键单击图片，选择“保存为图片”，保存为combine.tif文件即可。打开图片会发现，有一些区域的背景是透明的，可用PS处理，按上面所述设置背景颜色。最后调整画布和图象大小，保存文件即可。

注意：从PPT保存出来的图片的像素会发生变化（降低），尽管再用PS处理，仍不免质量损失。为从PPT保存成高清图片（300 dpi），需要一番设置。由于操作复杂，在这里不详细展开。感兴趣的朋友可以参考这里的操作：

http://www.360doc.com/content/18/0621/17/7669533_764184334.shtml

最后，让我们好好欣赏这件精美的作品吧。祝大家做优质图片，发高分文章！

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作者: 殷赋科技

广州市殷赋信息科技有限公司（简称“殷赋科技”），成立于2015年11月。承蒙多所高校教授与研究生的鼎力支持，我们在药物设计与筛选、计算化学/化学信息学、计算生物学/生物信息学及机器学习等领域进行了长期研究并积累了丰富的实践经验。殷赋科技坚持“科技引领创新，专业提升效率”的理念，致力于成为国际领先的科研与应用信息技术服务提供商，推动国内外科研、教育机构与研发企业共同发展，在“信息咨询、计算服务、教育培训、软件开发”等方面为客户提供优质的一站式服务。



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