PyMOL

Technology

12 hours ago

Author

PyMOL je neziskový multiplatformní software s open source licencí sponzorovaný samotnými uživateli. Své využití nachází v biochemických oborech zabývajících se strukturou biopolymerů (DNA, RNA, proteiny), jejich vzájemnými interakcemi apod. PyMOL slouží ke grafickému zobrazování, sdílení a analýze molekulárních dat získaných nejčastěji měřením buď metodou NMR spektroskopie, nebo X-ray krystalografie. Pro práci s těmito daty je využíván formát souboru .pdb. Jednou z nejpoužívanějších databází molekulárních dat je databáze Protein data bank (odtud zkratka PDB a formát .pdb), která k roku 2017 obsahuje přes 136 000 struktur.

PyMOL je celosvětově používaný software. Neexistuje však žádná česká verze programu a čeští uživatelé se musí spokojit s anglickou verzí.

První část názvu softwaru - Py značí, že je software napsán v programovacím jazyce Python.

Možnosti programu

Mezi základní funkce programu PyMOL patří otevření souboru ve formátu . pdb a jeho prohlížení v grafickém zobrazení. +more Po otevření takového souboru v PyMOL se otevřou dvě okna: # PyMOL Viewer, které slouží k zobrazení struktur a jejich přímé úpravě # PyMOL Molecular Graphics System, které slouží jako příkazový řádek a jakýsi správce celého softwaru.

PyMOL Viewer

Po otevření souboru se v hlavním poli zobrazí grafické vykreslení struktury a v pravém sloupci se zobrazí ovládací panel, kterým lze vybranou strukturu editovat. Ovládací panel se skládá z pěti záložek označených písmeny A, S, H, L a C. +more

karta	A	S	H	L	C
action	show	hide	label	color
význam	hlavní akce	zobrazi	skrýt	označit	obarvit

A - action

Pod políčkem "A" se nachází základní možnosti, mezi které patří odstranění - delete object - nebo přejmenování vybrané struktury - rename object. Další důležitou položkou karty action jsou položky zoom a center, které je vhodné používat k zobrazení dané struktury a orientování struktury do středu prohlížecího prostoru, pokud je zobrazených více struktur najednou.

S - show

protein GFPAť už se jedná o jakoukoliv strukturu, je možné ji zobrazit v různých grafických podobách. +more Základní variantou prohlížení je pouhé vykreslení vazeb mezi jednotlivými atomy pomocí jednoduchých čar - lines, nebo je možné vazby zobrazit jako silnější "tyčky" - sticks. Tato zobrazení jsou vhodná pro pozorování detailů uvnitř struktur. Danou strukturu však lze pozorovat i jako celek (např. tvar proteinu, rozmístění sekundárních motivů, interakce proteinových domén,. ). K tomuto účelu lze strukturu zobrazit jako "stuhu" - ribbon, nebo "karikaturu" - cartoon. Je také možné zobrazit libovolnou kombinaci těchto grafik najednou nebo různé části struktury zobrazit pomocí různých grafik.

PyMOL dále umožňuje zobrazit kovalentně nevázané částice (ionty, voda,. ) - nonbonded. +more Ionty lze také zobrazit jako "koule" - spheres. PyMOL také umožňuje zobrazit jednotlivé atomy, resp. jejich povrchy, pomocí teček - dots, nebo pouze povrch celé struktury - surface, což je vhodné například ke sledování tvaru povrchu proteinu, či výskytu daných aminokyselin v rámci proteinu (výskyt hydrofobních aminokyselin na povrchu proteinu atd. ). V neposlední řadě lze zobrazit pomocí různých grafik, či barevně zvýraznit hlavní, nebo vedlejší/postranní řetězce aminokyselin - main/side chain, nebo disulfidické můstky - disulfides.

H - hide

Karta hide je v podstatě pouze opakem karty show. Slouží ke skrytí právě zobrazených útvarů v různých grafických podobách. +moreukázka možnosti zobrazení konkrétního místa proteinu.

L - label

Dále PyMOL umožňuje písemně označit různé části vybrané struktury. Např. +more lze označit jednotlivé aminokyseliny - residues, řetězce - chains, nebo jednotlivé atomy - atom name. Veškeré značky lze jednorázově smazat pomocí položky clear.

C - color

PyMOL také umožňuje zobrazit různé části dané struktury pomocí odlišných barev. Lze například celý protein obarvit od N-konce po C-konec jako barevné spektrum - spectrum, obarvit všechny sekundární struktury stejnou barvou - by ss, odlišit od sebe různé domény proteinu pomocí barev nebo v neposlední řadě lze barevně odlišit pouze pozorovaný úsek proteinu (např. +more aktivní místo enzymu). K tomu je potřeba označit myší ty struktury, které mají být obarveny. V pravém sloupci se objeví nová položka s automatickým názvem "sele" a tu je poté možné libovolně obarvit vybráním požadované barvy.

PyMOL Molecular Graphics System

V tomto okně lze nalézt mnoho funkcí. Mezi základní, které stojí za zmínku, patří měření vzdáleností a zobrazení sekvence aminokyselin v okně PyMOL Viewer. +more Měření vzdáleností mezi atomy lze spustit pomocí Wizard → Measurement. Měření potom probíhá v okně PyMOL Viewer klikáním na jednotlivé atomy, jejichž vzdálenosti mají být zjištěny. Zobrazení sekvence aminokyselin pozorovaných biopolymerů se provede pomocí Display → Sequence. To může být užitečné pro vyhledávání konkrétních aminokyselin a k celkové orientaci v dané struktuře. Sekvence se zobrazí v horní části okna PyMOL Viewer.

Ovládání

ukázka možnosti práce v PyMOL PyMOL lze ovládat buď pouze myší (ideálně třítlačítkovou s kolečkem), nebo kombinací myši a klávesnice. +more V ideálním případě je uživatel schopen ovládat program pomocí příkazů, což značně usnadní práci.

Myš

Levé tlačítko myši slouží k standardní práci známé z i jiných běžných programů a k označování jednotlivých částí pozorované struktury. Pravé tlačítko myši slouží současně s pohybem myši k přibližování, či oddalování sledovaného objektu a kolečkem myši se lze "prořezávat" jeho vrstvami.

Klávesnice

Následující tabulka je pouze výčtem základních písemných příkazů uvedených na konkrétních příkladech použití v praxi. Příkazy lze zadávat kdykoliv je PyMOL spuštěn:

příkaz	účel příkazu
fetch 2src	pokud je kdekoliv v PC stažen/uložen např. +more soubor 2src. pdb, otevře se v prohlížeči PyMOL
bg_color white	změní barvu pozadí prohlížeče PyMOL na bílou (lze zadat libovolnou barvu)
sele XXX, resi 116	vytvoří v pravém sloupci nový řádek/výběr, který obsahuje 116. aminokyselinu právě otevřeného proteinu; výběr bude pojmenován "XXX"
sele AMK, resn Gly+Lys	vybere všechny aminokyseliny (v tomto případě G (glycin) a K (lysin)) uvedené třípísmennou zkratkou za "resn" a výběr pojmenuje v pravém sloupci jako "AMK"
png soubor	uloží aktuální pohled ve formátu . png pod názvem "soubor"
show cartoon	zobrazí vybrané struktury grafickým zobrazením "cartoon" (místo cartoon lze použít cokoliv z nabídky karty S - show)
hide cartoon	skryje grafické zobrazení "cartoon" u vybraných struktur (místo cartoon lze použít cokoliv z nabídky karty H - hide)
hide all	skryje vše zobrazené; slouží např. k vyčištění pracovní plochy a následnému zobrazení pouze požadované struktury

Z tabulky také vyplývá, že je vhodné pro práci a pro rychlou orientaci v PyMOL znát jednopísmenné a třípísmenné zkratky všech aminokyselin vyskytujících se v živých organismech.

Pro další pomoc a inspiraci v PyMOL lze dohledat řadu návodů, [url=http://pymol.sourceforge.net/newman/user/toc.html]manuálů[/url] apod.