如何显示蛋白表面电荷?

PyMOL 与 APBS

PyMOL 的 APBS（Adaptive Poisson-Boltzmann Solver）插件，使得用户可以在 PyMOL 中直接进行电静力学计算并可视化结果。

APBS ：基于泊松-玻尔兹曼方程的静电计算软件

APBS 是一款基于泊松-玻尔兹曼方程的静电计算软件，主要用于计算大分子的电静力学特性。它可以通过对分子表面的电势进行计算，帮助研究人员理解分子的电荷分布和相互作用。APBS 可以与 PyMOL 结合使用，用户可以在 PyMOL 中运行 APBS 计算，并将结果以色彩编码的电静力学表面形式展示。

pdb2pqr ：用于准备 APBS 计算所需文件的程序

pdb2pqr 是一个用于准备 APBS 计算所需文件的工具，它能够将 PDB 文件转换为 PQR 格式，PQR 格式包含了必要的电荷和半径信息。这一步骤对于确保 APBS 计算的准确性至关重要。用户可以在 PyMOL 中加载生成的 PQR 文件，并利用 APBS 进行后续的电势计算和可视化。

结合 PyMOL 、APBS 和 pdb2pqr，研究人员可以高效地进行分子结构的电静力学分析。这一工具组合不仅提升了分子可视化的质量，还增强了对电荷分布和相互作用的理解，为生物分子研究提供了强有力的支持。

 Debian 环境下安装 PyMOL 和 APBS

在 Debian 环境下，可以使用apt-get命令安装 PyMOL 、APBS 和 pdb2pqr：

安装完成后，可以通过以下命令验证版本：

验证 Pymol 版本

验证 APBS 版本

验证 pdb2pqr 版本

表面电荷显示步骤

1. 加载蛋白质结构文件: 首先，将需要进行表面电荷分析的蛋白质结构文件加载到 PyMOL 软件中。

2. 使用 APBS Tools 计算静电势: 调用 PyMOL  的 APBS Tools 插件，进行静电势的计算。

点击Plugin > APBS Tools2…打开 APBS Tools 插件窗口。

在插件窗口中，点击Set Grid按钮，启动静电势计算。

3. 在 PyMOL  中加载静电势图: 静电势计算完成后，将其加载到 PyMOL  中，与蛋白质结构一同显示。

4. 调整颜色和显示方式: 根据需要调整静电势图的颜色和显示方式，例如：

• 使用不同的颜色梯度来表示静电势的强弱。
• 调整图表的透明度，以便观察蛋白质结构的细节。

报错之 Debian 预装插件问题

• 描述错误信息：UnboundLocalError: local variable ‘retval’ referenced before assignment

• 错误分析：apbs_tools.py 插件版本过旧

• 解决方案：从 Github 下载最新版 apbsplugin.py 并安装

在 Debian 中使用 apt-get 安装 PyMOL 、APBS 和 pdb2pqr 后，可能会遇到 “UnboundLocalError: local variable ‘retval’ referenced before assignment” 的错误信息。

此错误是由于 Debian 预装的 APBS Tools2 插件版本过旧导致的。解决方法是：

1. 从Github 上的PyMOL-script-repo[4] 下载最新版的 apbsplugin.py[5] 文件。

2. 在 Pymol 中选择 “Plugin > Install” 安装下载的 apbsplugin.py 文件。

3. 使用新安装的 APBS Tools2.1 插件，并将旧的 APBS Tools2 插件删除。

apbs_tools.py 插件版本过旧导致 pdb2pqr 的读取位置错误，从而引发了上述错误信息。

实例演示

以增强型绿色荧光蛋白为例，演示如何在 PyMOL 中显示表面电荷。

• 下载绿色荧光蛋白的结构文件 (PDB ID: 1GFL)
• 按照以下步骤进行表面电荷显示:

1. 打开 PyMOL  软件，加载绿色荧光蛋白的结构文件。

2. 点击菜单栏中的 “Plugin”，选择 “APBS Tools2.1″。

3. 在弹出的窗口中，点击 “Set Grid” 按钮。

4. 点击 “Run APBS” 按钮，计算表面电荷。

5. 计算完成后，点击 “Show Surface” 按钮，显示表面电荷。

• 最终的可视化结果如下图所示，表面电荷以不同的颜色表示，红色代表负电荷，蓝色代表正电荷。