UCSF ChimeraX（简称ChimeraX）是生物计算、可视化和信息学资源（RBVI）继UCSF Chimera之后推出的下一代分子可视化工具。ChimeraX可以免费下载，供学术、政府、非营利组织和个人使用。
官网地址：
https://www.cgl.ucsf.edu/chimerax/
在前面的推文中一木为大家分享了ChimeraX的基本用法，本期内容为大家介绍在ChimeraX进行蛋白质疏水性表面的绘制。
操作步骤
通过亲脂性（疏水性）着色蛋白质表面可能有助于识别非极性分子或脂质膜的相互作用位点。
本例以法尼基转移酶与法呢基二磷酸（残基名为FPP）的复合物结构为例为大家演示在ChimeraX中生成疏水性蛋白表面，PDB ID为1FPP。首先在ChimeraX中导入复合物结构：
Command: open 1fpp
可以通过鼠标控制、Log窗口快速选择等方法观察三维结构，可以看到蛋白有两条链，配体分子FPP位于两条蛋白链之间。如果我们选中了结构，可通过Ctrl+鼠标点击空白处来取消选择，或者可通过以下命令来清除选择：
Command: select clear
ChimeraX使用原子坐标、原子亲脂性参数和距离依赖函数计算“分子亲脂性势”（Molecular Lipophilicity Potential，MLP），并可根据计算值给表面进行着色。只需输入以下命令：
Command: mlp
也可点击“Molecule Display”工具栏中的
图标快速生成疏水表面，默认的颜色是从最亲水的深青色到白色再到最疏水的深黄色。
mlp命令提供了计算函数形式和着色方案的不同选项。比如默认的计算方法为fauchere，还可以选择使用其它的方法计算，包括brasseur、type5、dubost、buckingham，如果要指定计算方法，可输入以下命令：
Command: mlp method type5
其它还可设置截至距离、格点间距等等，具体介绍可以查看ChimeraX官方手册中有关mlp命令的说明。也可以根据需要通过“palette”来调整颜色，如：
Command: mlp method type5 palette piyg
Command: mlp method type5 palette "Giant Goldfish"
现在我们观察结构，会发现配体分子FPP占据了一个很深的口袋，大部分是疏水性的，口袋深不利于观察。下面我们将表面限制在FPP的周围区域，并且隐藏掉FPP以外的丝带结构和原子，以便获得更好的视角。通过以下命令来实现：
Command: surface zone #1 near :fpp dist 8 max 1
Command: hide ~:fpp target ar
现在是不是就清晰多了。到这一步，我们就已经掌握了如何使用ChimeraX来生成蛋白的疏水性表面了，并且可以根据自己的需要进行表面调整。在ChimeraX中还有一种可替代MLP生成疏水表面的方法，就是对每种氨基酸都使用一个恒定的值，导入蛋白质结构后，只需要让氨基酸与对应值进行匹配着色即可。可以通过一个ChimeraX命令脚本来实现。
脚本内容如下：
#
# - ChimeraX command script: assign Kyte-Doolittle amino acid hydrophobicity
# as residue attribute, show protein surface, color by attribute using
# same colors as in the Chimera hydrophobicity preset; also color ribbons
# - put this file in custom preset folder, see ChimeraX Startup preferences
#
# Kyte-Doolittle hydrophobicity + make MSE same as MET
# A simple method for displaying the hydropathic character of a protein.
# Kyte J, Doolittle RF. J Mol Biol. 1982 May 5;157（1）:105-32.
#
setattr :asp res kdh -3.5 create t
setattr :glu res kdh -3.5 create t
setattr :asn res kdh -3.5 create t
setattr :gln res kdh -3.5 create t
setattr :lys res kdh -3.9 create t
setattr :arg res kdh -4.5 create t
setattr :his res kdh -3.2 create t
setattr :gly res kdh -0.4 create t
setattr :pro res kdh -1.6 create t
setattr :ser res kdh -0.8 create t
setattr :thr res kdh -0.7 create t
setattr :cys res kdh 2.5 create t
setattr :met res kdh 1.9 create t
setattr :mse res kdh 1.9 create t
setattr :ala res kdh 1.8 create t
setattr :val res kdh 4.2 create t
setattr :ile res kdh 4.5 create t
setattr :leu res kdh 3.8 create t
setattr :phe res kdh 2.8 create t
setattr :trp res kdh -0.9 create t
setattr :tyr res kdh -1.3 create t
surf protein; hide protein atoms
color byattribute kdh protein target rs palette dodgerblue:white:orangered novalue gray
可复制该脚本内容至文本文档中，然后保存为.cxc文件即可。
疏水性着色也可用于识别或突出膜包埋区域，下面我们就导入一个跨膜蛋白来比较一下脚本着色和MLP方法着色的差别。首先将之前的结构关闭，可使用以下命令：
Command: close
下面导入一个新的蛋白结构：
Command: open 4xt3
下面直接将刚刚保存好的.cxc文件拖拽至ChimeraX窗口中，该脚本中对氨基酸分配了Kyte-Doolittle疏水性值，并将蛋白质表面从蓝色（最亲水性）到白色到橙红色（最疏水性）进行着色。
下面我们将两种生成疏水表面的方法进行对比，下图中左侧的图为MLP方法生成的疏水表面，右侧为使用脚本生成的疏水表面；
这种使用脚本根据每种残基类型的查找值着色通常与 MLP 着色有类似的结果，但在特定情况下可能会有很大不同，因为所有类型的氨基酸都包含极性和非极性原子。换句话说，即使是最疏水的残基也包括一些亲水原子，反之亦然。
此外，对于命令脚本，我们也可以将其添加至软件预设中，这样下次使用时会非常方便！
要自定义预设，首先在菜单栏点击“Favorites -> Settings”打开ChimeraX Settings窗口，选择“Startup”选项卡，在“Custom presets folder”选项中点击“Browse”设置自定义预设的文件夹，然后点击“Save”保存设置；
下面我们将本例中的命令脚本（名为kyte-doolittle_hydrophobicity.cxc）放在设置好的文件夹中，之后就可以在菜单栏点击“Presets -> Custom -> Kyte-Doolittle Hydrophobicity”来直接运行该脚本。
类似的，也可以将自己的命令保存，添加预设，这样以后使用起来就会方便许多。
参考资料：
1. https://www.cgl.ucsf.edu/chimerax/
2.https://www.cgl.ucsf.edu/chimerax/docs/user/tutorials/binding-sites.html
转自：叮当学术
文章来源于AIDD Pro ，作者一木
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