用 MolDraw 蛋白质查看器以 3D 方式查看 PDB 中的蛋白质结构
简答:打开 Structure 旁边的 Protein 标签页,输入一个四字符 PDB ID(例如 1HHO),点击 Go。结构会以按链着色的卡通形式载入。用 Display 和 Surface 改变视图,在序列条中选择残基并设置样式,用 Export 保存图片或文件。查看器默认开启,无需账户。
为什么要以 3D 方式看蛋白质?
蛋白质的功能取决于它的形状。氨基酸序列折叠成螺旋和折叠片,这些结构又堆积成带有沟槽和口袋的三维结构。小分子药物通常是通过嵌入其中一个口袋来起作用的。这些在序列或 2D 绘图中都看不到。
蛋白质数据库(PDB)是实验测定的蛋白质、DNA 和 RNA 结构的公共档案库。每个条目都有一个四字符 ID,例如血红蛋白的 1HHO。MolDraw 蛋白质查看器把这些条目载入到你的绘图旁边,因此你无需打开其他程序就能从配体转到它的靶标。
不同的视图回答不同的问题。卡通样式描出骨架并显示二级结构:螺旋显示为螺旋带,β-折叠显示为箭头。棍状样式显示单个原子,观察侧链和结合接触时需要它。表面显示分子的外部形状,使口袋和沟槽一目了然。
查看器提供的功能
| 载入 | 输入 PDB ID 并点击 Go 从 RCSB 获取,点击 Open 打开本地 PDB 文件,或把文件拖到查看器上。 |
|---|---|
| 显示方式 | 卡通、飘带、棍状、球棍、球体、线或十字。可按链、氨基酸、Shapely、二级结构、疏水性、B 因子或光谱着色,或自选颜色。可设置不透明度。 |
| 表面 | 显示或隐藏表面,选择 SAS、SES、VDW 或 MS,并设置其不透明度。 |
| 序列条 | 每条链的单字母序列。选中残基即可为它们设置单独的样式。 |
| 导出 | GLB、PNG、JPG、PDB、SDF、XYZ、X3D 和 OBJ,带 Hi-res 选项。 |
如何获取蛋白质查看器
想不打开编辑器就快速看一眼?独立的蛋白质结构查看器可以单独为每条链设置样式、着色和隐藏。
无需安装任何东西。蛋白质查看器默认开启,无需账户即可使用。如果你之前关闭了它:
- 打开 MolDraw 编辑器。
- 点击 Settings(齿轮图标),然后点击 Plugins。
- 点击 Proteins 旁边的 Install。Protein 标签页会出现在 Structure 旁边。
如何载入蛋白质并设置样式
- 点击 Protein 标签页。首先会载入一个小的示例结构 crambin(1CRN)。
- 在 ID 框中输入一个 PDB ID,例如
1HHO,然后点击 Go 或按 Enter。 - 打开 Display。保持 Cartoon,选择 Secondary structure 可以用不同颜色区分螺旋和折叠,选择 Chain 可以区分各个亚基。
- 打开 Surface,点击 Show,并降低不透明度,使下面的卡通模型仍然可见。
- 在序列条中,点击一个残基、拖选一段范围,或按 Ctrl/Cmd 并点击来添加或移除残基。在打开的样式面板中,把 Style 设为 Stick 并选择颜色。
- 打开 Export,如果需要大图就勾选 Hi-res,然后选择 PNG。
课堂和科研中的用法
- 讲解蛋白质结构:载入 1HHO,按二级结构着色并指出其中的螺旋。然后按链着色,展示血红蛋白有四个亚基。
- 疏水核心:按疏水性着色,展示非极性残基如何倾向于位于折叠内部。
- 药物靶点:载入 SARS-CoV-2 主蛋白酶 6LU7,添加表面,讨论抑制剂可能在哪里结合。
- 作图:在卡通背景上把几个关键残基设为棍状,导出高分辨率图片用于幻灯片或报告。
- 后续步骤:用蛋白质分子量计算器计算某条链的质量,或用 PDB 转 PDBQT 为分子对接准备受体。
技巧与局限
- 适合入门的 ID:1HHO(血红蛋白)、1BNA(B-DNA)、6LU7(SARS-CoV-2 主蛋白酶)和 1GFL(绿色荧光蛋白)。
- 你设置样式的每个选择都会成为一个独立区域,因此可以给多个位点设置不同颜色。在样式面板中使用 Remove style 或 Clear selection 可以撤销。
- B 因子着色显示模型中原子位置的变化程度。高值通常对应柔性环区。
- 要打开之前保存的结构,把电脑上的 .pdb 文件拖到查看器上即可。
按 ID 获取需要联网,因为文件来自 RCSB。查看器需要 WebGL;如果你的浏览器不支持,它会显示提示信息。序列条只列出氨基酸残基,因此配体、水和核酸不会出现在其中。PDB 条目是实验模型,其质量取决于测定方法和分辨率,你可以在该条目的 RCSB 页面上查看。
想以 3D 方式查看小分子?请参阅如何以 3D 方式查看分子。
问题与解答
查看蛋白质需要账户吗?
不需要。蛋白质查看器默认已安装,无需登录即可使用。
结构来自哪里?
输入 PDB ID 并点击 Go 时,插件会从 RCSB 蛋白质数据库下载该条目。你也可以打开电脑上的 PDB 文件。
如何高亮活性位点或几个残基?
在查看器下方的序列条中选择残基。会打开一个小的样式面板,你可以把它们切换为棍状、修改颜色或添加表面。
有哪些导出格式?
Export 菜单提供 GLB、PNG、JPG、PDB、SDF、XYZ、X3D 和 OBJ。勾选 Hi-res 可得到更大的图片。