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/表面静电势是指在分子周围某个曲面上静电势的分布，我们在文献中会经常看到分子表面静电势图，不同表面区域静电势大小通过不同颜色展现，使分子表面上静电势的分布一目了然。通过静电势（ESP）对蛋白质表面着色可能有助于识别带电分子或极性分子的结合位点。正电位区域与负电荷互补，而负电位区域与正电荷互补。下面我们为大家介绍在ChimeraX中计算表面静电势的两种方法。
ChimeraX直接计算
ESP是根据原子坐标和部分电荷计算出来的。ChimeraX可以动态计算一个简单的库仑ESP。首先我们导入一个蛋白结构，命令如下：
Command: open 3d6y from rcsb_bio maxAssemblies 1
导入结构后，可以在可视化窗口中对结构进行观察，该结构包含DNA分子、甘油、小檗碱等。在Log窗口中的“Non-standard residues”表格中列出了“BER”和“GOL”分别代表甘油和小檗碱，单击残基名称可查看它们在结构中的位置。下面我们将甘油、水和蛋白质原子隐藏，依次输入以下命令：
Command: hide :golCommand: hide solventCommand: hide protein
为了避免误操作选择了原子影响后续操作，我们使用命令清除所有选择：
Command: select clear
下面就可以直接绘制表面电势图了，只需输入以下命令：
Command: coulombic protein
可以看到自动生成了蛋白表面并且根据静电势进行了着色，其中红色表示负电位，白色表示零，蓝色表示正电位。此时可以观察到蛋白上结合DNA的正电口袋以及结合配体分子的负电口袋。在“Molecule Display”选项卡的工具栏可以看到图标，点击该图标可以快速的生成静电势表面，需要注意的是，如果没有选择任何原子，点击该图标生成表面也适用于DNA分子。
APBS计算静电势
APBS 是一个著名的蛋白电势计算程序，在ChimeraX中可使用APBS计算的ESP的map文件绘制蛋白表面电势图。要对生物大分子结构进行静电计算，需要向APBS提供每个原子所带电荷及原子半径等信息。而PQR文件中将PDB格式结构文件的occupancy和temperature列以电荷（Q）和半径（R）代替，可以使用PDB2PQR网络服务器将PDB文件转换为PQR文件，方便用于静电计算，网站地址如下：
https://server.poissonboltzmann.org/pdb2pqr
可以直接输入PDB ID或者从本地导入自己的PDB文件；“pKa Options”设置PH；“Forcefield Options”选择力场，也可导入自定义的力场；输出命名设置选择“Internal naming scheme”即可，使其与IUPAC标准一致；“Additonal Options”可勾选一些其它的参数，如优化氢键网络、确保新原子与已有的原子不会发生过近的接触、创建 APBS 的输入文件等；设置完成后点击“Submit”即可。等待任务完成后，在输出的文件中，我们选择.pqr及.in文件下载即可。下面使用APBS网络服务器来生成ESP map，网站地址如下：
https://server.poissonboltzmann.org/apbs
在“Choose the APBS input file”选项中导入上步下载的.in文件，“Upload supporting files for the APBS input file above”选项导入上步下载的.pqr文件，然后点击“Start job”执行计算；计算完成后，如果我们需要使用ChimeraX进行可视化，可以在输出文件中下载.dx文件；这里我们就直接选择使用3Dmol进行在线可视化，直接点击“View in 3Dmol”按钮即可。
显示样式调整
下面我们接着第一步的静电势图对DNA的显示方式也进行更改，默认会按碱基类型进行颜色编码: 。现在我们将它们改为单一颜色，以免分散表面着色的注意力。也可以把DNA带改变成管状，并把核苷酸侧链显示为stubs （断裂的梯级）；依次输入以下命令：
Command: color nucleic tanCommand: cartoon style nucleic xsection round width 1.5 thick 1.5Command: nuc stubs
核苷酸样式的改变也可以通过点击“Nucleotides”选项卡的工具来完成。下面我们改变一下小檗碱的显示样式，让小檗碱突出显示，依次输入以下命令：
Command: size :ber stickrad .7Command: color C & :ber limegreen
最后可在“Graphics”选项卡中根据需要来修改背景颜色、照明、阴影等。
转自：叮当学术
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