bioSyntax: 為生物文本上色的plugin

bioSyntax:提供文字編輯器的plugin，幫助生物文本上色，可支援的文本：

• .fasta：一般的核酸或是蛋白質序列
• .fastq：Fasta + Phred score檔案，看序列內容與品質
• .clustal：Multiple Sequence Alignment (MSA)
• .bed：基因體範圍規範檔
• .gtf：基因體註解檔案
• .pdb：蛋白質三級結構
• .vcf：Variant Caller Format，標註基因體上面的變異
• .sam：Sequence Alignment Map (SAM) 次世代定序檔

上面是sublime, vim, gedit, less等文字編輯器可看到～

CentOS 7上安裝PyMOL v2.1.0

在Ubuntu或Debian上安裝PyMOL只要apt-get install pymol即可，但在CentOS 7上面卻無法直接用yum安裝，因為套件資源庫找不到這個軟體（不確定原因為何...）。在這個影片裡面找到解法。首先去SourceForge的這個頁面下載最新版的PyMOL source code：

• pymol-v2.1.0.tar.bz2

然後依序執行下面的指令：

PyMOL做突變（mutagenesis）

要用做實驗得到一個有突變的蛋白質結構很困難，但用PyMOL直接改則很簡單。使用PyMOL的圖形介面做突變方法如下：

1. 選單 > Wizard > Mutagenesis
2. 選一個residue
3. 點No Mutation > 想要突變的residue type
4. 用方向鍵選擇不同的rotamer，找到比較好的side-chain rotation
5. 重複2, 3，在不同位點上面做突變
6. 按Apply、然後按Done

注意這種做法做出來的結構，是基於突變對於整體結構沒有影響的假設

PyMOL移動Label的位置

PyMOL裡面可以幫物件上標籤（Label），有下面兩種移動方式：

1. 用圖形介面：先將Mouse Mode改成Edit mode
• Ctrl-左鍵：移動標籤
• Ctrl-Shift-左鍵：往Z軸方向移動標籤
2. 用指令：下面代表往X軸移動3 Å、Y軸移動2 Å、Z軸移動1 Å
• set label_position,(3,2,1)

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讓PyMOL只凸顯side-chain atoms

若用ribbon畫蛋白質分子，那ribbon side chain helper消除bacbone atoms：

• set ribbon_side_chain_helper, on

若用cartoon方式畫分子，那用cartoon side chain helper：

• set cartoon_side_chain_helper, on

實際測試cartoon side chain helper有時候會怪怪的，原因不明

_EOF_

PyMOL輸出的圖片背景為透明

使用PyMOL畫完分子，用ray指令在出圖之前，設定背景是透明：

• set ray_opaque_background, off

注意這邊是關閉opaque（不透明）的背景

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Mac將多個png檔轉成gif動畫檔

下載並安裝自由軟體ImageMagick，如果有安裝MacPorts的話，直接在終端機裡面下這個指令就可以安裝ImageMagick了：

• sudo port install ImageMagick

使用ImageMagick裡面的指令convert，把一堆figure*.png檔案轉成一個figures.gif檔案：

1. convert mov*.png mov.gif
2. convert -delay 10 mov*.png mov.gif

PyMOL自動幫所有的state上色

在PyMOL裡面遇到multi-state的物件，可以用spectrum_states這個指令自動上色：

PyMOL分開與合併不同的states

遇到一些用NMR解出來的蛋白質分子，PDB檔案會有很多個models，在PyMOL裡面叫作不同的states。要分開這些states成獨立的結構，或是把獨立的結構合併成一個：

1. split_states 1nmr
2. for x in cmd.get_names(): cmd.cealign("1nmr_0001///30-70/", x+"///30-70/")
3. join_states 1nmr2, 1nmr_*

讓PyMOL完成先前指令 才繼續後續指令

在PyMOL script，會依序執行下面的指令：

• command 1
• command 2
• command 3

一般來說，這樣跑是不會出問題的。但command 2需要一段時間，那上述的script在跑完command 2之後會直接接續著跑command 3。若command 3需要command 2的結果，那樣就會造成這個script執行出現問題。解法是 Sync，上述的指令寫成如下：

PyMOL用Trackpad操縱分子

Macintosh筆電的觸控板（Trackpad）要移動分子有下面幾個方法：

• 按左鍵（left click, button1）並在觸控板上滑動：轉動分子
• 按option-左鍵並在觸控板上滑動：移動分子
• 按右鍵（right click, button2）並在觸控板上滑動：縮放分子

這邊要注意的是，右鍵的部分必須要去Preferences > TTrackpad裡面把Secondary click改成"Click in bottom right corner"，這樣按住觸控板右下角才能夠用另外一隻手指頭滑動來縮放分子。
其他要用到中鍵（middle click, button3）的功能就必須要用軟體修改，最方便的方式應該是 fn-左鍵 ＝ 中鍵，以前的Karabiner可以這樣做，但改版成Karabiner-Element以後設定方式改變還需要研究一下如何設定

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Mac上同時開啟多個PyMOL

有時候會需要同時開啟多個pymol視窗來比較多個分子，這時候如果已經有開啟的視窗，那點選其他分子就會跳在同一個視窗內，只能夠先用下面指令開啟多pymol視窗，再把分子拉到不同的視窗裡面：

• /Applications/PyMOL.app/Contents/MacOS/PyMOL &>/dev/null &
• /Applications/MacPyMOL.app/Contents/MacOS/MacPyMOL &>/dev/null &

藍色指令給PyMOL 2.x版使用，綠色指令給1.x版的MacPyMOL用
以上方式參考《[PyMOL] RE: multi-instances of pymol on OS X》

PyMOL移動列表的順序

在PyMOL的右邊會有分子列表，想要更改順序有兩種方式：

• 右鍵點住要更改標的上下移動
• 使用指令order

PyMOL做序列比對(sequence alignment)

因為有結構，所以PyMOL可以直接根據結構來做structure alignment，參考之前的文章：

• PyMOL用CE來對齊結構
• 結構比對後計算RMSD

但若要比較的兩個結構其實序列很像，拿其實可以做序列比對後，結構再根據序列比對結果來重疊（superposition）。下面用人類的lysozyme（1lz1）與火雞蛋的lysozyme（1lzy）來做這種序列比對：

• fetch 1lz1 1lzy
• align 1lzy////CA, 1lz1////CA, object=seqalign

在Python中使用PyMOL的指令 part II

前一篇《在Python中使用PyMOL的指令》用的PyMOL與Python是MacPorts安裝的，但如果希望使用的是OS X系統本身的Python與從PyMOL買來的版本，用下面的方法來做：

• 安裝預先編譯好的PyMOL
  這邊的例子是安裝到 /pkg/pymol-v1.8.0.5-Darwin-x86_64
• 開啟系統的Python（/usr/bin/python）

然後在系統的Python內依序執行：

1. import sys
2. sys.path.append('/pkg/pymol-v1.8.0.5-Darwin-x86_64/modules')
3. from pymol import *
4. pymol.finish_launching(['pymol', '-cqk'])

在Python中使用PyMOL的指令

PyMOL是個很方便的生物巨分子結構顯示軟體，很方便的就可以載入與使用各種生物巨分子結構。但如果希望能夠用依照某些規則來處理很多結構，那就必須要寫程式。這邊介紹如何在Mac下面使用Python載入PyMOL的指令來寫程式。安裝完MacPorts以後在終端機上輸入：

• sudo port install pymol
• /opt/local/bin/python2.7

進入python交談式環境（或是寫在python程式最前面）以後，輸入：

• from pymol import *
• pymol.finish_launching(['pymol', '-cqk'])

處理PDB裡面的alternate location

PDB上面的結構，某些殘基在空間上面會有兩種可能所在的位置，這種情況叫做alternate location，紀錄方式則是在ATOM行裡面的第17個位置出現A, B, ...。例如說3a34這個lysozyme的結構第125個residue，PDB格式的紀錄是：
ATOM    978  N  AARG A 125     -27.100  10.115  13.597  0.70 14.83           N  
ATOM    979  N  BARG A 125     -27.088  10.117  13.613  0.30 14.68           N  
ATOM    980  CA AARG A 125     -27.589  10.764  14.811  0.70 15.46           C  
ATOM    981  CA BARG A 125     -27.618  10.820  14.785  0.30 15.06           C  
ATOM    982  C  AARG A 125     -26.471  10.888  15.838  0.70 15.45           C  
ATOM    983  C  BARG A 125     -26.603  10.877  15.926  0.30 15.27           C  
ATOM    984  O  AARG A 125     -25.761   9.921  16.120  0.70 15.55           O  
ATOM    985  O  BARG A 125     -26.111   9.846  16.388  0.30 15.38           O

上面粗體的部分就是alternate location (altLoc)，意思是說ARG這個residue可能會在A這個位置、也可能會在B這個位置。最簡單的解決方案是只留下A，用PyMOL處理只要兩行指令：

• remove not alt ''+A
• alter all, alt=''

第一行移除所有altLoc不是A也不是空白的原子
第二行將所有altLoc都變成空白

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計算PDB結構裡面原子的數目

要計算一個PDB結構裡面有多少個原子，在PyMOL只要用count_atom這個指令：

• fetch 1lyz
• count_atoms 1lyz
• count atoms 1lyz and not HETATM
• count atoms 1lyz and n. ca

PyMOL儲存序列成fasta格式

PyMOL除了可以瀏覽結構以外，還可以將蛋白質序列存成fasta格式，甚至是載入fasta序列。在PyMOL的指令列依序輸入下面指令：

1. fetch 1crn, async=0
2. save 1crn.fasta, 1crn
3. delete *
4. load 1crn.fasta

上面的指令會將序列存成fasta格式
若PyMOL載入的是fasta序列，會自己做成一個結構～

_EOF_

結構比對後計算RMSD

通常對齊結構後，計算差異的RMSD會根據對到的原子，若想要對齊所有的C-alpha原子，可以用rms_cur這個指令搭配matchmaker這個參數

• fetch 2lyz
• fetch 135l
• split_chains *
• rms_cur 2lyzA, 135lA
• rms_cur 2lyzA and n. ca, 135lA and n. ca
• rms_cur 2lyzA and n. ca, 135lA and n. ca, matchmaker=-1
• cealign 2lyzA, 135lA
• rms_cur 2lyzA and n. ca, 135lA and n. ca
• rms_cur 2lyzA and n. ca, 135lA and n. ca, matchmaker=-1

這邊要注意，rms_cur並不會處理alternate location的問題，所以必須要先刪除alternate locations，刪除方式參考《處理PDB裡面的alternate location》

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