PyMOL教程：活性位点分析保姆级讲解

PyMOL教程

活性位点通常由蛋白质的一部分和与之相互作用的配体组成，这些配体可以是药物分子、底物或其他生物活性分子。因此，准确识别和分析活性位点对于药物设计、疾病治疗以及生物化学研究都具有极其重要的意义。

本教程将引导您使用PyMOL软件，轻松加载、分析并展示蛋白质与配体的相互作用。

01 加载与查看结构

以PDB编号3fgu的蛋白质为例，在原始界面中，通过命令行输入fetch 3fgu来加载所需结构，加载完成后，该结构会自动显示在结构查看器中，供我们进一步分析。

02 识别并命名配体

2.1 隐藏非活性位点水分子

界面上的红色十字通常代表水分子。为了更清晰地识别配体，我们需要隐藏那些不在活性位点的水分子。因此 我们需要在3fgu栏目的“H”标签下选择“waters”。

2.2 寻找并高亮配体

为了更好的识别我们的配体，可以点击顶端菜单栏的“Display”“Sequence”来开启序列显示。

滚动查看氨基酸代码，断裂处即为配体所在。点击配体，它会在序列中高亮显示。若要取消选择，点击空白区域即可。

2.3 选择并重命名配体

调整结构视角，放大并聚焦到配体上。选择活性位点内的三个关键配体：镁离子、葡萄糖和anp。点击这些元素，它们会在结构中亮起。在结构中点击任何部分，都会在面板上生成一个新的栏目，继续点击其他部分可以添加到当前栏目中。

如果需要保留这个栏目，我们可以通过点击“A”标签下的“rename selection”来重命名该栏目，直接删除“sele”并输入“ligands”然后按回车键，这样栏目就会被重新命名。

03 构建活性位点

3.1 复制配体栏目并重命名

我们可以通过当前选择的“ligands”栏目，来创建一个新的栏目，单击“ligands”栏目“A”标签下的“duplicate”来复制“ligands”栏目，这样我们就得到了一个新的栏目。由于我们的目标是构建活性位点，我们将这个新栏目重命名为“active”。

3.2 扩展活性位点范围

接下来我们单击“active”栏目“A”标签下的“modify”来选择配体周围的区域，通过选择“expand”后点击“by 5Å”，将扩展范围设置为5Å，以便包含配体及其周围的氨基酸残基。

3.3 优化视图展示

为了更清晰地展示活性位点的氨基酸残基，我们可以单击“active”栏目“S”标签下的“sticks”，这样所有的残基就会以棒状图的形式显示出来，若要取消选择，只需点击视图的黑色背景区域。

04 分析相互作用

4.1 展示配体与水分子的氢键作用

为了展示那些与活性位点内的配体形成氢键相互作用的特定水分子，我们可以再次复制“ligands”栏目，并将其重命名为“active water”。

单击“active water”栏目，“A”标签下的“modify”“around”“atoms within 4 Å”，这样不仅选择在该范围内的活性位点残基，还选择了水分子。

进一步修改此栏目，单击“A”标签下的“modify”“restrict”“to solvent”将其限制为溶剂，从而只突出显示活性位点内的水分子。

为了以更常见的球体和棒状图形式展示这些水分子，我们可以单击此栏目“A”标签下的“preset”“ball and stick”，当我们取消选择后，可以看到活性位点内水分子的红色氧原子。

为了更专注于活性位点的细节，我们可以继续单击“active”栏目“A”标签下的“zoom”来放大视图，放大后的剪裁类似于蛋白质深处物体的阴影，有助于我们聚焦于关键区域。

4.2 展示配体与蛋白质侧链的相互作用

目前我们可以看到，镁离子与氧原子之间已经通过虚线表示形成了键合，但我们还需要展示配体与蛋白质侧链，以及其他水分子之间的相互作用，单击“ligands”栏目“A”标签下的“find”“polar contacts”“to any atoms”，可以显示与任何原子的极性接触。

此时界面出现了黄色虚线，并在面板上创建一个新的栏目，虽然在整体蛋白质的背景下，观察活性位点的侧链很有帮助，但这也可能遮挡我们的视线，因此我们需要关闭周围的这种卡通表示。

单击3fgu栏目“H”标签下的“cartoon”选项后，界面将只显示活性位点和所有配体。但是，由于配体和蛋白质的颜色一致，这可能会导致视觉上的混淆，不易区分。

为了解决这个问题，我们需要单击“ligands”栏目“C”标签下的“by element”，点击第三项对选择的配体进行重新着色。

请注意，其他原子的着色方案保持不变，氮为蓝色，氧为红色，这是标准的CPK着色方案，这样，我们的配体与蛋白质之间，就有了鲜明的对比色。

4.3 标记并展示活性位点残基

为了识别相互作用的氨基酸，我们可以给活性位点贴标签。单击“active”栏目“L”标签下的“residues”，就会出现活性位点的所有残基的标签。

如果我们只想显示氢键残基，可以手动点击由虚线连接的残基，这将在面板中创建一个新的栏目，为了在出版物中清晰展示，我们也可以单独显示这些残基。

最后，我们可以单击“Display”菜单，选择“Background”“white”白色背景，这样我们的标签就会自动变成黑色，以提高可读性。

通过以上步骤，我们可以清晰地识别并展示配体与蛋白质之间的相互作用，为进一步的科研分析提供有力支持。

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