UCSF Chimera是一个可高度延伸的程序,用于分子构造和干系数据的交互式可视化和剖析。紧张包括:密度图,超分子组合,顺序排列,对接结果,轨迹和构象整合。也可以天生高质量图像和动画。Chimera包括完全的程序解释书和几个教程。学术,政府和非营利机构和个人利用者可以免费下载。
下载办法
UCSF Chimera为免费软件,本例中利用的版本为Chimera-1.15,可根据电脑系统选择下载,下载地址如下:
http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/download.html
此外,也可下载ChimeraX,功能基本相同,命令利用上有细微差别,下载地址如下:
http://www.cgl.ucsf.edu/chimerax/download.html
操作演示
本期内容为大家分享如何利用Chimera来绘制活性位点类似的两个蛋白的构造比对图,我们以β-1,4-聚糖酶(PDB ID:1EXP)和纤维生物水解酶I(PDB ID:1CEL)为例进行演示。
构造叠合
打开软件后,通过菜单栏点击Favorites>Command Line打开命令行;
输入命令导入蛋白构造:
Command:open 1expCommand:open 1cel
也可通过菜单栏的File>open...来导入本地文件,或Fetch by ID...来下载蛋白构造;
利用focus命令使蛋白居中显示;
Command:focus
1cel蛋白包含两个亚基,A链与B链,我们将B链删除,只保留A链;
Command:delete :.bCommand:focus
利用ribbons(显示为丝带状)预设,然后暂时先将所有的原子和键隐蔽;
Command:preset apply int 1Command:~disp
变动配色方案,将1exp显示为金色,1cel显示为青色,并修正背景色变动为白色;把稳1exp对应Model 0,1cel对应Model 1;
Command:color gold #0Command:color cyan #1Command:background solid white
下面我们展示两个蛋白的活性区域残基,并基于这些残基对蛋白构造进行叠合。在本例中,1exp中活性残基包括W84、N126、E233、Y171以及H205,1cel包含的残基包括W367、N141、E217、Y145以及H228。可以把稳到两个蛋白中的这些氨基酸残基的类型是相同的,依次输入以下命令来进行叠合和展示,把稳残基类型和顺序应保持同等;
Command:alias site1 #0:84,126,233,171,205Command:alias site2 #1:367,141,217,145,228Command:alias both site1 | site2Command:disp bothCommand:match iterate 2.0 site2 site1
绘图调度
此时,可以把稳到蛋白构造已经叠合完成,且我们须要显示的氨基酸残基以棒状构造进行了展示,当然,这个图不足清晰的展示两个构造活性位点的差异性,我们须要进一步调整。
输入以下命令居中显示并修正颜色方案:
Command:focus bothCommand:color byhet
通过增加细分,使棒状和丝带状构造显示的更加平滑;
Command:set subdivision 10
下面我们变动一下丝带状构造的透明度以突出主体部分,使显示的更加清晰明了,输入以下命令,设置透明度为75%;
Command: transparency 75,r
把稳命令里的“r”为“ribbons”的缩写,这样我们就可以只变动Ribbons的透明度而不影响其他构造。
此时,可能会以为透明度彷佛不屈均,有些局部过亮,透明的表面在侧视时看起来比正面更不透明,不是很自然,可以通过以下命令来办理;
Command:set flatTransparency
还可以调度一些细节,如侧链棒状构造末端为圆形,可以通过以下命令将这些末端弄平;
Command:repr wire @ca
还可以对丝带状构造进行更多细节的调度,通过在菜单栏点击Tools>Depiction> Ribbon Style Editor打开Ribbon Style Editor窗口,在这里可调度参数来改变螺旋、折叠等构造的厚度、宽度等,本例中调度如下,大家可根据自己须要进行调度;
调度时可通过点击“Apply”按钮来运用设置,通过多次调度来得到想要的结果。通过点击Save As可对调整后的参数进行保存,下次利用时,可以通过直接应用命令来直接应用设置,如我们保存命名为“slim”,则可通过下面命令直接应用;
Command:ribscale slim
我们可以通过鼠标进行旋转、放大缩小、移动等操作,来得到一个比较得当的视角,在不断的调度过程中,如果能够及时保存某个得当视角,那就不需担心前面事情以及视角的丢失了。可以通过以下命令来分别保存和规复视角;
Command:savepos closeupCommand:reset closeup
作图时,可能须要两个分开的蛋白构造并排显示,比如我们将1exp沿X轴向左移动一定间隔,而将1cel沿X轴向右移动一定间隔,即可使两个蛋白构造并排显示,可通过以下命令来实现;
Command:move x -25 models #0Command:move x 30 models #1
同样的,将该视图保存一下,之后如果须要规复,可以很方便的找到;
Command:savepos sidebyside
现在我们规复到前面蛋白叠合的视图,我们前面将其保存为“closeup”,那么通过以下命令规复该视图;
Command:reset closeup
如果须要添加标签,可以输入以下命令显示Label,并将标签放置在α-碳附近,而不是残基中央;
Command:rlab @/displayCommand:setattr m residueLabelPos 2
可通过菜单栏Actions>Label对标签的显示样式进行变动,如通过Actions>Label>residue>custom来自定义显示信息;
可通过Actions>Color对标签颜色进行变动;
如需对标签进行移动,可通过菜单栏Favorites>Preferences打开设置窗口;
在Category右侧的下拉菜单中选择Mouse,对鼠标按键进行设置,如修正Label对应的Button为1,点击Save,之后便可以通过鼠标左键对标签进行移动;
利用完成后修正回原设置即可,当然也可修正其他的按键。
实际上,利用Chimera进行标签大小、字体、颜色、轮廓线等的调度并不十分方便,一木比较推举利用其他工具如PS、AI、PPT等工具另加标签。这里我们先将标签隐蔽,输入以下命令;
Command:~rlab
保存图片
图片绘制完成后,就可以对图片进行保存了,通过windowsize命令可调度窗口的大小,来得到精确长宽的图片;
Command:windowsize 1100 870
通过菜单栏点击File>Save Image,然后选择文件保存位置和图片格式,一样平常选择.png格式,然后点击Save保存即可。
通过不同图片的组合,我们可以得到不同的展示效果,如这里我们借助PS进行了图片组合,展示了两个蛋白的整体构造和活性位点的差异性,当然这里我们只是大略的进行了标识,实际运用中可以增加更多的标识来进行图片的解释,大家可以根据自身的需求,灵巧运用软件来绘制各式的图片。
总结
本期一木以β-1,4-聚糖酶和纤维生物水解酶I两个蛋白晶体构造为例,为大家分享了在UCSF Chimera软件中绘制两个蛋白相似结合口袋的比较图的详细步骤,大家可根据自身需求绘制更多好看的图片。当然,UCSF Chimera的功能远不止于此,之后一木会分享更多的UCSF Chimera利用教程,敬请期待~