2022年分子原子原胞晶体显示软件VisualMolecularDynamics使用说明 .pdf

《2022年分子原子原胞晶体显示软件VisualMolecularDynamics使用说明 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年分子原子原胞晶体显示软件VisualMolecularDynamics使用说明 .pdf（31页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、简介：这个教程为新用户介绍了VMD的用法。老用户也可以用本教程进一步熟悉程序的应用，以更好地利用VMD 。本教程是针对VMD 1.8.3 设计的，需要约3 个小时来完成。本教程新增的内容可用三个独立的单元讲解。第一个单元主要内容是分子图形表现方法基础，还会介绍制作形象逼真的图像要了解的知识。另外的两个单元是针对高级用户，介绍了 VMD 的脚本。 尽管非技术性用户可以略去脚本的阅读，但是我们鼓励每个人都去试一试着读一下， 因为它会提供一些有力而易用的工具，这些工具是简单的图形用户界面所无法提供的。本教程以一种有趣的小蛋白质泛素的研究为例来说明VMD 的应用。 在本文中， 一些资料是在小框中出现的

2、。这些小框中包括教程的补充内容，例如泛素扮演的生物学角色，使用VMD 的一些提示和捷径等等。如果你有对本教程的评论和问题，请发邮件至tutorial-lks.uiuc.edu 。邮件列表可以在http:/www.ks.uiuc.edu/Training/Tutorials/mailing list/tutorial-l/.中找到。泛素本教程会用 VMD 来显示泛素。 泛素是一个由 76个氨基酸组成的小蛋白质， 在所有的真核生物中普遍存在。在所有真核生物蛋白质中，泛素是最为保守的蛋白质之一（在昆虫，鱼，牛和人中，前74个氨基酸是完全一样的）。它已被证明存在于细胞核、细胞质和细胞表面。它首要的功能

3、是介导蛋白质降解，在降解过程中，作为细胞内蛋白水解酶识别的标志。需要的程序：以下是本教程中需要的程序VMD: 可以从 http:/www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/ 下载（在所有平台上均可使用）。绘图程序：要观看从VMD 输出的图像，需要专门的程序。VMD 有一个内置的绘图程序，也可以应用外部程序。应用什么程序是由你的操作系统决定的。例如： Unix/Linux: xmgrace, http:/plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/ Windows: Excel, http:/ (需要购买 ) Mac/Multiple Platforms:

4、Mathematica, http:/ (需要购买 ); gnuplot, http:/www.gnuplot.info/(免费下载 ) 现在开始学习VMD 你可以在VMD-tutorial-files目录里找到本教程的文件。如图1 所示的 VMD-tutorial-files的文件和目录名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 31 页 - - - - - - - - - 图 1：VMD-tutorial-files的目录结构运行 VMD ， 可以在 Unix 终

5、端窗口中键入vmd, 在Mac OS X 的应用文件夹中双击VMD 应用程序图标或者在windows 中单击开始程序VMD 。1 VMD 基础在本单元中你会通过构建一个泛素的较美观的图形来熟悉VMD 的基本命令。另外，你可以学习怎样用VMD 来寻找蛋白质结构上的有趣的特点。11导入分子第一个步骤是导入分子。在教程中提供了一个 pdb文件 1UBQ.pdb，文件中包含了泛素的原子坐标。1在VMD 主窗口的菜单栏中选择File New Molecule ，如图 2（a），屏幕上会显示另外一个窗口， 即Molecule File Browser (b)。2应用 Browse.（c）按钮在vmd-tu

6、torial-files 中找到文件1UBQ.pdb ，注意到当你选择这个文件的时候，就会回到Molecule File Browser窗口。为了精确地导入你要导入的文件一定不要忘了按下Load（d）按钮。图 2 导入分子现在，泛素在你的OpenGL Display 窗口中显示出来。你可以随时选择Molecule File Browser窗口。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 31 页 - - - - - - - - - Webpdb. 如果网络连接可用，V

7、MD 可以从蛋白质数据库中下载pdb文件。只要在 Molecule File Browse 窗口的 File Name中键入四个字母的蛋白质号，再点一下 load就可以了。 VMD 会自动下载该 pdb文件。坐标文件。文件1UBQ.pdb与泛素的 X射线衍射 1.8埃分辨率侧的结果香对应（ Senadhi Vijay-Kumar, Charles E. Bugg and William J. Cook, J. Mol. Biol. (1987) 194, 531 ）。注意蛋白质被58个水分子包围，结果中不包含氢原子。12 显示蛋白质为了观察蛋白质的三维结构，我们要用到多种鼠标模式。1 在 Op

8、enGL Display 中 ,按下鼠标左键同时移动鼠标。进一步观察有什么现象。这是鼠标的旋转模式，通过这种模式，你可以让这个分子绕一个与屏幕平行的轴旋转。图3（ a）图 3 旋转模式2 如果你按下鼠标右键，重复上一步骤， 分子会绕一个与屏幕垂直的轴旋转（b） （对于 Mac用户来说，右键产生的效果与在按下mouse菜单选项后点击命令按钮是一样的）。3 在 VMD 主窗口中，看一下Mouse菜单（图 4），这里，你可以把鼠标模式从Rotation 更换到 Translation 或者 Scale modes。4 Translation模式允许你按住鼠标左键，在屏幕上移动分子。在Translat

9、ion模式下，你可以通过按下鼠标中键来改变剪切板。5在Scale模式下，你可以按住左键水平移动鼠标来缩小或放大分子。图 4 鼠标模式需要注意的是：鼠标运动不会改变分子中的原子坐标。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 31 页 - - - - - - - - - 鼠标模式。 注意每一种鼠标模式都有独特的指针形状，也有独特的快捷键 （(r: Rotate, t: Translate, s:Scale)，可以代替菜单使用。（当用快捷键的时候，要保证 OpenGL D

10、isplay 窗口是活动的）。在VMD 用户手册中可以获得更多的信息。Mouse Center菜单项也很有用，它允许你确定分子绕之旋转的支点。6选择 Center菜单项，在蛋白质一端选择一个原子，这时指针会显示成一个十字。7现在，按下 r, 用鼠标旋转分子，看一看你的分子是怎么绕着你选择的支点运动的。8 选择 Display Reset View菜单项 (=快捷键 )，回到默认界面。13 学习应用不同的绘图模式VMD 可以用很多种绘图模式来显示你的分子。这里，我们要进一步学习那些可以帮助你确定蛋白质中不同结构的绘图模式。1 选择 Graphics Representations 菜单项，一个叫

11、做Graphical Representations的窗口会出现，见图5（a）中黄色高亮。你可以看到目前显示的分子的图形显示法。2在Draw Style 标签中（ b）我们可以改变所表示的style (d) 和color (c)。在这一部分我们重点来看drawing模式。3每一种绘图方法都有自己的参数控制。例如，改变线条的稠密度可以用 Graphical Representations窗口右侧底部的控制按钮（e）。4现在，在 Drawing Method 中选择VDW(van der Waals) ， 每一个原子现在都表示为球形。 用这种方式你可以更容易地看出蛋白质的体积分布是怎样的。图5 G

12、raphical Representations 窗口5要观察蛋白质内部的原子排布，用窗口右侧底部的控制按钮改变Sphere Scale到 0.5 ，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 31 页 - - - - - - - - - Sphere Resolution 到13。注意分辨率越高，分子的显示速度越慢。6 注意 Coloring Method Name 菜单项 , 每一个原子都有其自己的颜色，比如，O是红色的， N是蓝色的， C是青色的， S是黄色的。

13、7 按下 Default键，这个操作允许你回到默认的绘图方式中。更多显示方法。还有有趣的显示方法是CPK 和 Licorice 。在 CPK 中，就像以前化学中的球棒模型，每个原子都用球形表示，每个键都用圆柱棒表示（球和圆柱形棒的半径和分辨率都可以独立地调节）。Licorice 绘图方法（广泛使用）也用球形表示原子，用圆柱形棒表示键，但是球的半径不能被独立调节。. 前面的显示方式可以让你看到蛋白质大分子的细节。但是， 更多的普遍结构属性可以用抽象的绘图方式来观看。8在Drawing Method 下选择 Tube style，观察蛋白骨架。Radius设为 0.8。9在tube模式下观察你的蛋

14、白质，你可以分辨出它有多少 螺旋、 折叠和无规则卷曲吗？我们要了解的最后一个绘图模式是NewCartoon。它可以给出一个以二级结构为基础的简化的蛋白质图像。 螺旋以卷曲的条带状表示， 折叠以固形箭头表示，所有其它的结构以管状表示。这可能是观察蛋白质分子总体构造的最普遍的方法。, 10 选择 Drawing Method NewCartoon. 11 现在确定蛋白质分子中有多少 螺旋、 折叠和无规则卷曲。泛素的结构。泛素有一个三圈半的 螺旋（残基 23到34，其中有三个是疏水的） ，一个 310-螺旋（残基 56到59），还有 5个 折叠（残基1到7，10到17，40到45，48到50，64到

15、72），还有 7个反向转角。VMD 用STRIDE 程序，以一种探索性的法则计算出二级结构名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 31 页 - - - - - - - - - 图6 泛素 Licorice, Tube and NewCartoon显示方法14 学习不同的着色方法1 现在，让我们来改变所显示图像的颜色。选择Coloring Method ResType图5（c），这可以区别非极性基团（白色），碱性基团（蓝色）、酸性基团（红色）和极性基团（绿色）。2

16、选择 Coloring Method Structure (c)，确定 NewCartoon 表示的图形与二级结构相一致。15 学习不同选择让我们来看一看分子中不同的独立的部分。1 如图 5 （f），在Graphical Representations窗口的 Selected Atoms文本输入框中删去“all ” , 输入helix ，然后按下 apply按钮或者按下键盘上的Enter或者 Return键（每当在文本框中输入后都可执行同样的操作），VMD 会显示出分子中的 螺旋结构。2 在 Graphical Representations窗口中选择 Selections标签， 如图 7（a

17、）。在Singlewords (b) 这一部分中你可以发现可以输入的选项表列。例如，要显示 折叠而不是 螺旋，就可以在 Selected Atoms的文本输入框中输入合适的词。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 31 页 - - - - - - - - - 布尔操作组合也可以用于选择时的文本输入。3 为了看分子除了 螺旋和 折叠的部分，可以在 Selected Atoms中输入： (not helix)and(not betasheet) : 4 Select

18、ions标签（b）的 Keyword (c) 栏可根据蛋白质某些部分的特定值来进行选择。看一看 Keyword resname (d) 中的可能值。输入 (resname LYS) 或者(resname GLY) 可以显示蛋白质中所有的赖氨酸或者甘氨酸。赖氨酸在泛素的构型中扮演重要的角色。. 5 现在，把当前显示的Drawing Method改变到 CPK模式，把 Draw Style 中的Coloring Method 改到 ResID。 在屏幕中可以看到不同的赖氨酸和甘氨酸。每一种有多少个你能数得清吗？6 在 Selected Atoms的文本输入框中输入water。选择 Coloring

19、 Method Name。你可以看到在整个系统中的58个水分子（实际上只有氧被显示出来）。图7 Graphical Representations 窗口和 Selection标签7 为了看一看哪些水分子离蛋白质分子更近一些，可以用within 命令。 输入waterwithin 3 of protein ，这就选择了距离蛋白质3埃之内的所有的水分子。8 最后，在 Selected Atoms中键入下列内容：: Selection Action protein resid 1 (resid 1 76) and (not water) (resid 23 to 34) and (protein)

20、Shows the Protein The first residues The first and last residues The _ helix 前述的选项提供了研究蛋白质或其他分子的有力工具。16 多重显示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 31 页 - - - - - - - - - 如图 8 （a），在Graphical Representations窗口中，用 Create Rep按钮可以创建多重显示图像。因此，你可以让分子的不同部分显示不同的

21、样式和颜色。1 对当前显示， 把Drawing Method 设为NewCartoon，把Coloring Method 设为Structure. 2 在 Selected Atoms 中键入 protein. 3 按下 Create Rep键（ a），现在，用Draw Style 菜单项和 Selected Atoms文本输入框来更改新的图形显示，可以把Drawing Method 设为 VDW ，Coloring Method设为 ResType，并键入 resname LYS，使其成为当前选择。4 重复前述步骤，产生下列两种新的显示方法：图 8 泛素的多重显示方法Drawing Styl

22、e Coloring Method Selection CPK VDW Name ColorID1 Water Resid 1 76 and name CA ，5 再次按下 Create Rep按钮，创建最后一个图形显示法。选择Drawing Method Surf, Coloring Method Molecule ，在Selected Atoms中键入 protein。在Material 部分 (c)中选择Transparent菜单项。6 用鼠标你可以选择已创建的不同的显示法，并可以独立地改变其中的任何一种。你也可以用双击鼠标或者Delete Rep按钮打开或关闭它们。关闭第二个和最后一个

23、图形表示法。在这一部分的最后，Graphical Representations窗口的显示如图8 ，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 31 页 - - - - - - - - - 17 Sequence Viewer Extension 当第一次处理一个蛋白质分子的时候， 快速找出和显示不同的氨基酸是非常有用的。Sequence Viewer Extension 可以让你很容易地选出和显示氨基酸残基。1 选择 Extensions Analysis Sequ

24、ence Viewer 菜单项，一个包含氨基酸 （图9e）和它们属性的列表（ b）和（ c）的窗口（图 9 a）会出现在屏幕上。2 用鼠标点击列表中不同的氨基酸残基（ e），观察它们是如何被标记为高亮的。 另外，高亮的残基还会在 OpenGL Display 窗口中以黄色 bond drawing方式显示，因此你可以很容易地观察它们。用鼠标右键可以解除选择。3 用 Zoom滑块控制窗口（ f），使其能够显示所有残基。 这在大的蛋白质分子中比较有用。4 按住 shift键时同时按下鼠标， 就可以同时选择多个残基。 看一下图中显示的残基 48, 63, 11 图 9 sequence窗口和29 (

25、e)。. 5 观察 Graphical Representations窗口，用 SequenceViewer Extension ，你应该能发现一种新的显示所选残基的方法。就像你以前做过的那样，你可以修改、 隐藏、或者删除这种显示方法。赖氨酸的相关性。 多个泛素链可以被C和N末端肽键连接， 也可以通过lys48，63，11或者 29连接（就是你在sequence窗口中选择的）不同连接形成的链有着与功能相关的不同的属性。关于残基的信息用柱状彩色标记表示，它们是从STRIDE 中得到的。 B-value 表示的是温度因名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -

26、 - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 31 页 - - - - - - - - - 子的变化， struct表示二级结构，在图中，各种颜色所代表的意义都用字母作了标注。. T E B H G I C Turn Extended conformation (_ sheets) Isolated bridge Alpha helix 3-10 helix Pi helix Coil 18 保存结果用VMD 创建的图形可以与创建的图形显示法，VMD 环境设置一起保存。这里提到的VMD环境设置包括你开启一个新的VMD 环境所需要的所有信息，这就不会

27、使你以前的工作成果丢失。1 在 VMD 主窗口，选择 File Save State菜单项，写上一个合适的文件名（例如：myfirststate.vmd) 保存。File Load State菜单项允许你导入一个保存过VMD 环境设置，就像保存时一样，虽然设置好的 VMD 环境允许你用 VMD 来处理蛋白质的图像，探索它的性质，但是你通常需要得到能用于论文和其他各种文件的图像。VMD 可以润色图像， 产生一个可作它用的图像文件。如下所述：2 用你已经学过的所有关于VMD 的知识，用缩放、旋转和改变分子位置的方法找到蛋白质分子的合适的视野。打开和关闭不同的显示方法，提高选择的分辨率，调整其他属性

28、。如果你想得到一个质量很高的分子，注意每一个显示方法的分辨率。3 注意你用 Sequence Viewer extension创建的新显示法。如果需要的话，隐藏或者删除它们。4 在润色图像之前， 选择 Graphics Colors 菜单项， 改变背景颜色。 选择 Display category, Background name 和 8 white color. 。这样背景就变成白色的了。5 选择 File Render 菜单项 (渲染 )，一个叫做 File Render Controls 的窗口会在屏幕上出现。6 可以用不同的文件包来润色分子。如果你用的操作系统是Unix 或者Mac O

29、S X ， 就在 Render using菜单中选择 TachyonInternal ，否则选择 Tachyon。7 在 Filename文本输入框中键入图像要保存的文件名，例如：picture.tga 或者 picture.dat (默名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 31 页 - - - - - - - - - 认文件名是 plot.tga 或者 plot.dat ，依据不同的操作平台) 8 按下 Start Rendering按钮，包含有你的图像的文

30、件就会创建。注意到这需要一些时间。你可以以一个图像文件名，如picture.tga (MacOS X 或者 Unix) 或者 picture.dat.bmp(Windows). 结束工作，9 关闭打开图形文件的程序，这样就可以继续使用VMD （在windows 中，这条可以忽略）。现在学完了本教程的第一单元。我们希望你学会了VMD 的基本命令。 你也可以做两个文件，第一个是 VMD 环境设置文件，让你重启一个VMD 环境，在其中应用或者修改你在本单元学到的东西。第二个文件是一个关于蛋白质的图像文件，这个文件可以应用于其他文件中。2 多分子处理和脚本在本单元，你会学到如何同时处理多个分子。同时，

31、你也会学到Tcl 脚本的基础，用它来编辑原子数据，排列整合两个分子，并用计算出的分子特性给分子上色。1 从一个新的 VMD 环境开始。如果你刚刚完成第一单元的学习，你应该退出VMD, 然后重新启动。21导入多个分子首先，导入你要用到的分子。1 用 File New Molecule. 菜单项打开 Molecule File Browser 你需要载入泛素的X射线三维结构图， 可以用第一单元中学到的操作，也可直接用命令导入。2 确定你正在 vmd-tutorial-files 下。在 VMD 终端，输入 mol new 1UBQ.pdb 。. 泛素在水盒中的溶解平衡模拟已经在1ns的时间范围内实

32、现。你的文件包含了这个平衡的最末帧的坐标。以现在可以比较泛素在平衡末状态的构像和初始态的晶体构象。坐标文件和结构文件。为了节省空间，模拟输出文件通常只包含原子坐标，而不储存像原子类型、电荷、各部分的名字和键等不变的信息。这一部分信息另存于一个“结构”文件当中（例如一个PSF 文件） 。要观察一个模拟结果，你需要把同一个分子的结构和坐标文件融合。3 现在，导入另一个分子的模拟结果。在Molecule File Browser 窗口顶端的菜单中选择New Molecule 。在vmd-tutorial-files 中找到文件 ubiquitin.psf ，然后按下 Load按钮， 建立了一个有结构

33、而没有坐标的新分子。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 31 页 - - - - - - - - - 4 注意到 ,窗口最顶端的菜单上显示：1: ubiquitin.psf. 这保证了载入的下一个文件会增加到那个分子 (molecule ID 1) 。因为你在用 PSF文件合并数据，所以你不需要把菜单切换到New Molecule 。现在，在 vmd-tutorial-files 中找到文件 ubiquitin-equilibrated.coor ，单击 L

34、oad ，这就可以导入新的坐标，并把新坐标与先前载入的结构信息合并。你现在可以看到两个有层次的没有相互重叠的分子，一个是原始的晶体泛素结构，另外一个是一个由水盒包围的分子。，22 主窗口的应用现在需要为你的分子命名，这样就可以区别它们。1 在 Main窗口的分子列表中双击第一个分子的名字，Rename Molecule 对话框弹出。键入crystal。以同样的操作为第二个分子命名为simulation 。这时， Main 窗口如图 10。在分子的名字之前，有四个字母，你可以用它们来实现一些操作。图 10 初始和最后坐标导入两个分子的主窗口显示F的意义是“ Fixed”，意思是当你移动屏幕时，分

35、子不会随之移动。当F显示黑色时，分子是固定的；当显示灰色时，分子可以自由移动。2 在主窗口，双击分子名左边的F，当一个分子被固定时，试着用鼠标调动屏幕。然后试一试两个分子都被固定时的情况。3 完成操作后，把两个分子都解固定，选择Display Reset View，让其显示两个分子之间原来的相对位置。4 然后，双击一个分子的D，D表示的是“ Display ”。当 D灰化的时候，分子是隐藏的。你可以通过双击 D来显示或者隐藏分子。5 当操作完时，确保只有晶体结构分子显示，两个分子都未固定。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

36、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 31 页 - - - - - - - - - 6 最后，双击晶体分子左边的T，T会在前面显示。这使它成为了顶层分子。一个分子置于顶层，它就成为脚本命令操作的目标。 Tcl 脚本基础和 Tk控制台VMD 支持 Tcl/Tk 脚本语言。这一部分会提供运行一些有用功能必需掌握的脚本语言。Tcl/Tk 语言。 Tcl 是一种丰富的语言，除了典型的条件和循环结构语句之外，还包括许多特征和命令。Tk是Tcl 的拓展，允许写程序用户与窗口和按钮接触。关于Tcl/Tk 语言更多的信息在http:/www.tcl.tk/doc 上有提供。执行

37、Tcl命令，需要应用一种很方便的文本控制台，即Tk控制台。1 选择 Extensions Tk Console 。一个控制台窗口出现（图11） 。 这就可以在其中输入Tcl/Tk 命令。图 11 Tk 控制台你首先接触到的是Tcl/Tk 最基本的部分。这里是Tcl 的设置和输出命令。set variable value sets the value of variable puts $variable prints out the value of variable 2 试一试以下命令：set x 10 puts the value of x is: $x set text some text

38、 puts the value of text is: $text. $variable指的是 variable 的值。 . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 31 页 - - - - - - - - - 下面是一个数学操作命令：expr expression evaluates a mathematical expression 3 试一试应用 expr命令expr 3 - 8 set x 10 expr - 3 * $x Tcl 最重要的方面之一是可以

39、用方括号把Tcl 命令嵌入其他命令。方括号括起来的表达式会自动被方括号内表达式的值替换expr. represents the result of the expression inside the brackets 4 新建一些命令，然后用方括号测试它们。例如：set result expr -3 * $x puts $result 24 atomselect 命令你可以用 VMD 的atomselect命令来编辑原子属性。下面的例子会告诉你怎样操作。1 当确定晶体分子是顶层的分子后（如果不是，双击T）。用Graphics Representations.菜单打开 Graphical Rep

40、resentations窗口。PDB B- 因子范围。 PDB 文件中 “B”的范围通常储存晶体结构的“温度因子”，在 VMD中读入“ Beta”范围。由于我们目前的重点不在此，我们可以利用这个范围来存储我们自己的数字值。VMD 有一个“Beta”上色方法，它可以根据原子的B 因子给它们上色。当用不同的原子来替换B 值，你就可以控制不同原子的颜色了。当你想要展示通过计算得出来的系统属性时，这种方法就很有用了。但是这种方法在 VMD 之外是不能应用的。2 在窗口顶部的 Selected Molecule 下拉菜单中选择“crystal”的分子，在 atom selection中键入protein

41、。把 Coloring Method 设为 Beta ，把 Drawing Method 设为 VDW. 。分子大部分会显示出红色和绿色小球的集合。现在你将学到 VMD 中一个非常重要的Tcl 命令：atomselect molid selection creates a new atom selection 对于 atomselect，首先要讲的是molecule ID （主窗口的最左边），其次是文本原子选择，就名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 31 页

42、 - - - - - - - - - 像你在第一单元所学的用来描述图形显示方法的文本原子选择。你要学习的Atomselect，返回的选择是一个命令。3 在 Tk控制台窗口键入crystal atomselect top all ，这个选择包括了分子中所有原子，并把所选赋予变量 crystal。我们用 “top ”来指代顶层分子，不用 molecule ID（是个数字， 不好记） 。Atomselect得出的结果是一个功能。因此，$crystal是一个针对 “all ”所指代内容执行的功能。4 键入 $crystal num. 把num赋给所选一个原子，返回的是原子在这个选择中的序号。检查一下这

43、个序号是不是与分子中原子的序号相同（可以从main窗口中读取）。5 键入 $crystal set beta 0.。这样就把所有原子的“ beta ”域设为 0。当你这样做的时候，你会观察到屏幕上原子的颜色会突然变成一样的（因为它们此时具有相同的beta值）。原子选择中的原子指的是原始分子中的原子。当你通过选择改变一些原子的属性（如beta值），这些变化会反映在所有其它包括这些原子的选择中。6 现在， 输入 set sel atomselect top hydrophobic 。这新建了一个包括所有疏水残基的选择。7 让我们把所有的疏水原子的beta值设为 1来标记它们。 你现在应该明白如何操

44、作了：$sel set beta 1。如果 OpenGL Display 中的颜色没有更新，单击Graphical Representations底部的 Apply按钮。原子属性的例子。你可以通过应用原子选择，包括不同部分、残基、原子名、位置（ x，y和z），电荷、质量、体积、半径等等来获得或者设置许多原子的属性8 现在要通过改变原子的物理性质来进一步说明疏水基团的分布。输入$crystal set radius 1.0，以使所有的原子变得小一点，更易观察。输入$sel set radius 1.5，让疏水基团大一点。半径的大小范围会影响图形的显示方式（如VDW, CPK ）。现在已经新建了一

45、个图像，可以清楚地区别蛋白质的疏水部分和亲水部分。如果你完全按照教程的要求来做，你得到的蛋白质图像就会如图12所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 31 页 - - - - - - - - - 图 12 在 VMD 显示模式下的泛素分子，上色的依据是残基的疏水性疏水残基。就像你在渲染泛素分子的过程中可能注意到的那样，疏水残基绝大部分都处于蛋白质的核心区。这在小的可溶性蛋白质中是很典型的。当蛋白质折叠的时候，疏水残基就有停留在界面的趋势。这样疏水基团汇集在

46、一起，扮演着结构上的角色。 这可以帮助蛋白质正确折叠，并提高稳定性。原子选择不止在设置原子数据方面有用，而且可以用来获取信息。如果你想得到疏水基团，你要做的只是新建一个疏水选择，这里应该用get，而不是 set。9 在你选择的疏水原子上应用get $sel get resname 但这里有个问题。 每个残基都包含了很多原子，这样导致的结果是有很多重复输入。你能想到一个办法来克服这个问题吗？我们知道，每个氨基酸都有同样的骨架原子。如果你在每个残基中只选择一个这样的原子，每个残基就只会在你的选择中出现一次。10 让我们试试这种解决办法。每一个原子有且只有一个 -碳 (命名 CA = alpha):

47、 set sel atomselect top hydrophobic and alpha $sel get resname 哈，成功了！11 你也可以同时得到多种属性。试试下面的命令：$sel get resid $sel get resname resid $sel get x y z 12 一旦你完成了一个选择，可以很方便地用下面的命令来删除它们以节省内存开支：$sel delete 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 31 页 - - - - - -

48、 - - - 2.5 Aligning Two Molecules 要正确地观察泛素在模拟中是怎么变化的，你必须首先确保两个分子在空间上尽量重合。VMD 提供了很多方便的命令可以完成这个功能。现在要给两个分子上不同的颜色以区别它们。1 确保两个分子都处于显示状态（可以通过双击VMD 主窗口中的 D来实现）。2 在 Graphical Representations窗口，改变晶体分子的图像显示（记得要从窗口顶部的菜单中选择它） 。把Coloring Method 设为 ColorID, color 设为 0 blue，Drawing Method 设为Tube. 3 可以在 Graphical

49、Representations窗口最顶部的 Selected Molecule菜单中选择目标分子，在不同的分子上应用不同的显示方法。对分子simulation 选择同样的显示法(ColorID and Tube), 而把颜色设为 1 red。4 在 Tk控制台窗口中键入下面的命令，为每个分子新建一个包括蛋白质骨架中 碳的原子选择：set atomsel1 atomselect 0 alpha set atomsel2 atomselect 1 alpha 这里我们选择 碳是因为它们比蛋白质松散的侧链更稳定，而且它们给出了蛋白质空间构象方面有用的信息。即使这两个分子非常不同（晶体结构中没有氢）

50、， 你所建立的选择也包括了完全相同的原子。VMD 提供了一个命令measure fit可以用于找出两个选择中相同原子的最佳吻合度。measure fit atomsel1 atomsel2 calculates the best fit matrix 注意 atomsel1和 atomsel2 必须具有相同数目的原子。可以用 $atomsel1 num命令来检查原子的个数。5 用下面的命令可以找出能够使两个选择以最佳方式配对的转换矩阵M set M measure fit $atomsel1 $atomsel2 6 通过输入命令$crystal move $M 你可以把刚刚得到的矩阵应用于第一