VMD 主要用来可视化化蛋白质三维结构,但是其功能远远限于此,本文只是对一些基本操作进行说明。

1.VMD的下载及安装

  进入 VMD官网 按照下图箭头提示进入下载界面。

1.png

  下载界面如下图所示,VMD 非常良心的三系统均支持,本文下载 Windows 版本,文件夹中 vmd193win32cuda.msi 是下载好的安装包,双击安装且无需任何依赖库或语言,非常方便。

2.png

2.文件的导入、保存及图片的导出

  打开 VMD 会出现下图三个对话框,其中左边为三维图像展示界面,右上方VMD 主菜单界面,右下方Windowscmd 界面(注意:不同平台对应相应的命令行界面)

3.png

2.1 pdb文件的导入

  导入 pdb 文件有两种方式:一是将 pdb 文件直接拖拽至 VMD 主菜单或图像展示界面中;二是从 VMD 主菜单界面中点击导入,具体过程见下图。

4.png

  按照上图进行选择后弹出下图对话框,如下图本文导入软件自带 pdb 文件作为示范。

5.png

  导入后在 VMD 主菜单界面中显示如下,可以导入多个 pdb 文件进行操作。

6.png

上图红圈部分含义如下:

  1. T top是置顶,类似于图层的概念,导入多个三维结构时有意义
  2. A active是活动,激活为不活动
  3. D displayed是显示,激活为不显示
  4. F fixed为固定,激活为不固定
  5. 字母红色代表激活,黑色表示未激活

2.2 pdb文件的保存

  根据下图所示来保存修改后的 pdb 文件。

11.png

2.3 图片的导出

  根据下图所示将图片导出,其中导出文件的格式建议不省略

12.png

  默认背景是黑色,但是出图一般需要白色背景,根据下图所示修改将背景为白色。

13.png

  出图一般还需要去除坐标轴,根据下图所示去除坐标轴。

14.png

3.VMD主菜单界面的基本介绍

VMD main界面中上方共有7个选项,主要选项作用如下:

  1. File:有文件导入、文件导出、文件保存及退出程序等
  2. Molecule:设置导入文件的T、A、D、F及对导入文件的重命名删除等操作,具体说明见pdb文件的导入部分
  3. Graphics:对三维结构进行修饰,如风格,颜色等
  4. Display:对三维结构的演示效果进行修改,如视角、光源、坐标轴、背景等
  5. Mouse:设置鼠标的模式,平移、缩放、缩放等
  6. Extensions:拓展功能

  三维文件导入显示区域见上一小结,下图中红框部分为在导入分子动力学模拟的文件时候,调整播放的一些参数,类似于视频播放器的一些按键,如播放进度、速度及方式等。

7.png

3.1 Graphics中的Representations

3.1.1 Style、Color 和 Selection

  如下图,我们主要在 Representations 窗口来对三维结构进行修饰。通过修改 StyleColorSelection 将三维结构变成更能体现实际问题的样式(其实就是美化)。

8.png

  1. Style 对应下方的 Drawing Method,其中常用的有 LinesBondsDynamicBondsVDWCPK
  2. Color 对应下方的 Coloring Method,其中常用的 NameElement
  3. Selection 对应下方的 Selected Atoms,这里可以输入需要修改原子的名称,可以按照下图所示来查看文件中所包含的原子
  4. Material 是选择显示的透明度,其中 opaque 是不透明,其余均为不同的透明样式。

9.png

3.1.2 图层

  想要制作更为复杂的图就需要引入图层,通过不同图层的叠加来获得更加凸显问题的结构模式。
  通过下图中 Create Rep 创建一个与当前三维结构完全相同的三维结构,即新建一个图层,Delete Rep 来删除图层;鼠标双击来选择是否显示图层,黑色显示状态,红色隐藏状态,对不同图层进行编辑,最后通过图层的叠加来获得所需的结构模式。

10.png

3.2 Display

  Display 中子目录主要说明见下图。

15.png

3.3 Mouse

  Mouse 中子目录主要说明见下图,其中每个子选项后面的单个字母为快捷键。

16.png

4.修改示例

  示例结构如下图,本节讲解此图的制作过程。

17.png

上图有如下特征:

  1. 半透明的蛋白外表面
  2. 蛋白质的二级结构模型,并用不同颜色标记不同二级结构
  3. ALA用球棍模型红色显示,并做文字标识

  此图使用3个图层重叠而来,分别使用蛋白的 SurfCPKNewCartoon三种 Style 修改而来。
  具体步骤如下:(从导入文件后进行说明)

4.1 Surf 图层的修改

  1. DisplayRendermodeGLSL
  2. GraphicsRepresentations
  3. 按照下图修改即可完成该图层的修改

18.png

4.2 **NewCartoon **图层的修改

  1. 点击 Create Rep 创建新的图层
  2. 按照下图修改即可完成该图层的修改

19.png

4.3 **CPK **图层的修改

  1. 点击 **Create Rep **创建新的图层
  2. 按照下图修改即可完成该图层的修改

20.png

  1. MouseLabelAtoms 可将鼠标设定标记模式,在结构界面单击需要标记的原子即可
  2. 按照下图所示设置 label颜色

21.png

  1. 按照下图所示设置 label大小粗细

22.png

  至此,可以满足大部分的修改需求,本文只是对常用的部分进行了说明,其他部分有兴趣可以自己探究,比如拓展部分的内容等。


参考资料
1. VMD蛋白质三级结构可视化
2. vmd基础使用教学视频