蛋白质作图软件pymol教程 Pymol学习笔记

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什么是结构生物学

结构生物学（Structural biology）是生物领域里面相对较新的一个分支。它主要以生物化学和生物物理学方法来研究生物大分子，特别是蛋白质和核酸，的三维结构，以及与结构相对应的功能。因为几乎所有的细胞内的生命活动都是通过生物大分子来完成的，并且这些大分子完成这些功能的前提是它们必须具有特定的三维结构，因此，对于生物化学家们，这是一个非常具有吸引力的领域。

该领域通常被认为开始于20世纪50年代，Max Perutzhe和Sir John Cowdery Kendrew于1959年各自利用X射线晶体学方法解析了肌红蛋白（Myoglobin）的三维结构，一种在肌肉中运输氧气的蛋白。他们因此分享了1962年的诺贝尔化学奖，并由此揭开了结构生物学的序幕。截止到2008年10月28日，已有53917个生物大分子结构在 （蛋白质数据库）登记在案。

目前用于研究生物大分子结构的常用方法有X射线晶体学（X-ray crystallography）、核磁共振（NMR）、电子显微学（electron microscopy）、冷冻电子显微学（electron cryomicroscopy = cryo-EM）、超快激光光谱（ultra fast laser spectroscopy）、双偏振极化干涉（Dual Polarisation Interferometry）以及圆二色谱（circular dichroism）等。当中又以X射线晶体学和核磁共振最为常用。

图一：肌红蛋白（Myoglobin）的三维结构，世界上第一个由X射线晶体学解出的蛋白质结构，该蛋白在肌肉中传输氧气。

图二：蓝细菌（Cyanobacterium）的光系统II（Photosystem II）的三维结构，该蛋白位于细胞膜内，用以吸收光能参与光合作用。

Pymol学习笔记（一）：简介&安装

Pymol是一个开放源码，由使用者赞助的分子三维结构显示软件，由Warren Lyford DeLano编写，并且由DeLano Scientific LLC负责商业发行。

Pymol被用来创作高品质的分子（特别是生物大分子如蛋白质）三维结构。据软件作者宣称，在所有正式发表的科学论文中的蛋白质结构图像中，有四分之一是使用Pymol来制作的。

Pymol名字的来源：“Py”表示该软件基于python这个计算机语言，“Mol”则是英文分子（molucule）的缩写，表示该软件用来显示分子结构。

由于实验需要，本人正在学习该软件，在这里把学习过程记录下来，希望对有需要的朋友有所帮助。今天先来说说安装吧。

自2006年8月1日起，DeLano Scientific 对事先编译好的PyMOL执行程序（包括beta 版）采取限定下载的措施。目前，只有付费用户可以取得。不过源代码目前还是可以免费下载，供使用者编译。如果你和我一样，不想为此花钱的话：

1. 如果你是Windows用户，首先下载Pymol的源代码。

然后安装CygWin，并且确保正确安装以下模块：

▪C++ (gcc or g++ package name)

▪Python

▪OpenGL

▪PNG

然后在源代码目录里面依次运行：

2. 如果你是Linux用户，首先确保以下东东已安装：

▪Python

▪Pmw

▪OpenGL driver（我用的是NVdia）

▪libpng

▪Subversion client（下载源代码需要）

然后下载Pymol的源代码

$ mkdir pymol-src

$ svn co https:///svnroot/pymol/trunk/pymol pymol-src 然后进入源代码目录

# cd pymol-src

开始依次编译

# python setup.py install

# python setup2.py install

拷贝执行脚本到某个$PATH，安装就搞定了

# cp ./pymol /usr/bin

如果运行时得到错误信息"ImportError: No module named Pmw"，那么你应该运行# python setup2.py install pmw

如果你在使用Gentoo，请确保编译python时添加了tcl/tk支持，否则运行是会提示错误"ImportError: No module named _tkinter"

# USE="tcl tk" emerge python

好了，下面我们就可以进入Pymol的世界了。

Pymol学习笔记（二）：基本的鼠标操作

这里主要介绍一下Pymol的基本操作，包括窗口菜单、加载文件、图像的基本鼠标操作等等。

当你打开Pymol后，你将会看到如下图所示的界面：

该界面分为2窗口，上面的外部GUI窗口（External GUI）和下面的Viewer Window。Viewer Window又分为左右两块，左边用来显示结构图像的（Viewer），右边则是一个内部GUI

窗口（Internal GUI)。Viewer自身包含一个命令行（如图中左下方的PyMOL>提示符），可以用来输入Pymol命令；在Inernal GUI中则可以选定一些特定的对象并完成一些操作。External GUI则包含一个标准菜单、一个输出区、一个命令行输入区以及右边的一些常用命令按钮。请注意，标准的“复制、剪切和粘贴”操作只能在External GUI中完成，并且必须使用“Ctrl＋C、Ctrl＋X以及Ctrl＋V”来完成，这也是这个所谓的外部GUI的最重要的优点。

加载文件，有二种方法：

1. 在External GUI中选择File －Open

2. 使用命令行：

load

例如我们现在从上下载了一个离子通道蛋白的pdb文件（PENTAMERIC LIGAND GATED ION CHANNEL FROM ERWINIA CHRYSANTHEMI），名字为2vl0.pdb，然后用pymol打开它：

load 2vl0