高质量PyMOL作图教程

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。