使用 Mol*¶

Mol* 是您查看生物分子结构的绝佳工具，它包括三个基本模块：结构查看器、序列查看器、结构对象查看器。

掌握下列基本概念可以让您使用Mol*更简单：

组件（Component）

蛋白结构的子集。在 Mol* 中，有些组件会在打开结构文件时被自动构建，例如“Polymer”（所有聚合物，如DNA、RNA、蛋白质）、“Ligand”（所有小分子配体）、“Water”（所有水分子）等。有些组件可以通过“界面展示”功能创建，如“Chain A”（链A中的所有原子）、“Interface with BC”（链A中与BC交界的氨基酸）等。您也可以创建自己的组件。组件之间可以嵌套。

表示（Representation）

结构/结构组件的可视化方式。常见的表示有“Cartoon”（卡通）、“Ball & Stick”（球棍）、“Spacefill”（空间填充）等。

选区（Selection） 在 Mol* 中，选区是指您在结构查看器中选中的原子值得注意的是，选区必须在选择模式下才能创建。如果您在默认模式下点击结构查看器中的原子，将会触发“聚焦”操作。

结构对象查看器¶

结构对象面板位于项目编辑器左下角，包含了当前已打开的文件列表（在文件与任务管理器中具有淡蓝色背景的文件）。每个文件都以树状结构显示。他们具有以下层次结构：

结构树的层级¶

原始数据（raw data）：文件的原始数据，通常为 PDB 或 mmCIF。如果文件是从云端导入的，此信息可能不会显示。
轨迹（trajectory）：由一组模型构成。它表示结构按时间顺序变化的轨迹（类似于视频），或者表示一系列相关结构的集合。
模型（model）：轨迹中的一个帧，类似于一张 3D 的截图。您可以通过点击“轨迹 -> 更新分子模型”并选择您想要显示的模型。大多数蛋白结构文件由于存储的是静态结构，其轨迹中只有一个模型。
结构（structure）：一系列原子的集合。它可以由不同的方式从模型构造出来。许多蛋白结构文件中会定义好若干个结构组装体（assembly），此时默认展示第一个组装体。如果文件中没有定义组装体，那么模型中的所有原子都将进入根结构中。
组件（component）：结构的子集。它可以是单个原子，也可以是由多个原子组成的集合，如“Polymer”（所有聚合物，如DNA、RNA、蛋白质）、“Chain A”（链A中的所有原子）。组件之间可以进行嵌套。您可以对组件进行扩增、缩小、删除、重命名、保存为新文件等操作。默认情况下，根结构会被这样拆解成组件。
表示（representation）：结构的可视化方式。它定义了如何在 3D 画布上显示结构。您可以在结构表示中查看 Mol* 支持的各种表示。

根结构的构建¶

如果您的 mmCIF/PDB 文件经过适当注释，您就可以通过多种方式从模型构建根结构。

模型（Model）：将模型中的所有原子放入根结构中。
组装（Assembly）：基于文件中定义的组装体来创建结构。
对称（Symmetry）：通过将用户定义的对称操作（包括平移、旋转或镜像操作）应用于非对称单元来创建结构。
对称伴体（Symmetry Mates）：通过在一定半径内找到对称伴体来创建结构。对称伴体是通过对称操作创建的非对称单位的镜像。
对称组装（Symmetry Assembly）：使用定义的对称操作和非对称单元来创建自定义的生物学组装。
自动（Auto，默认行为）：如果没有可用的组装，则创建一个“模型”结构。否则，默认展示第一个组装。

您可以通过点击结构树中的根结构，在下拉菜单中点击“Update Structure（更新结构）”，并选择所需的根结构构建方法来更改构建根结构的方式。

表示¶

表示（Representation）决定了结构/结构组件在结构查看器中的显示方式。以下是 Mol* 支持的所有表示：

Cartoon（卡通）：以流畅的方式显示多聚物的迹线原子的带状、块状、管状结构。
Backbone（主链）：以圆柱和球体显示多聚物的主链。
Ball & Stick（球棍）：以球体显示原子，以圆柱显示键。
Carbohydrate（碳水化合物）：以符号（3D SNFG）显示碳水化合物。
Ellipsoid（椭圆体）：显示原子元素的各向异性位移椭圆体，以及以圆柱显示键。
Gaussian Surface（高斯表面）：显示高斯分子表面。
Gaussian Volume（高斯体积）：使用直接体积渲染显示高斯分子密度。
Labels（标签）：为原子、残基和链显示标签。
Lines（线条）：以线条显示键，以点或十字显示原子。
Molecular Surface（分子表面）：显示分子表面。
Orientation（取向）：为多聚物链显示取向椭球体。
Point（点状）：将元素（原子、粗粒球体）显示为点。
Putty（软膏）：以流畅的方式显示多聚物的迹线原子的管状结构。
Spacefill（空间填充）：将原子/粗粒元素显示为球体。
Non-covalent Interactions（非共价相互作用）：将非共价相互作用显示为虚线圆柱体。
Validation Clashes（验证冲突）：将原子之间的冲突显示为圆盘。数据来自 wwPDB 验证报告，通过 RCSB PDB 获取。
Membrane Orientation（膜取向）：使用 ANVIL 算法计算的膜取向。

除表示方式外，还有两个关键参数确定了结构的显示方式：颜色主题决定着色，大小主题决定表示的大小。

表示预设¶

表示预设（Representation Preset）是 Mol 提前定义好的结构显示方式，它可以从一个根结构创建多个组件，并为组件应用不同的表示方式。下面介绍 Mol 打开结构时的默认行为，并穿插介绍各种表示预设的细节。

决定显示方式主要有两个步骤：

确定大小：结构的大小被分为五个类别：小、中、大、巨大和庞大。
- 具有少于 10/5000/30000 残基的结构分别被认为是“小”、“中”和“大”。
- 如果结构的残基数大于 30000，如果它有较高的对称单元数，它将被归类为“巨大”；否则，它将被被归类为“庞大”。
选择表示方式：根据确定的大小，选择适当的表示方式。逻辑如下：
- 小：使用原子细节（AtomicDetail）预设并显示碳水化合物符号。原子特别多时用line表示原子元素、用point表示粗粒度元素，原子较少时用spacefill表示原子/粗粒度元素。
- 中：如果结构中氨基酸残基和聚合物间隔的比值大于3，则使用聚合物与配体（PolymerAndLigand）预设。此时会创建如下默认组件。注意，如果相应的组件类型在结构中不存在，则不会创建该组件。
  - Polymer（聚合物）：显示结构中的聚合物链（蛋白质、DNA、RNA），以卡通（Cartoon）表示展示二级结构。
  - Ligand（配体）：显示结构中的配体，以球棍图（Ball & Stick）表示展示配体的结构。
  - Non-standard（非标准氨基酸）：显示结构中的非标准氨基酸，以球棍图（Ball & Stick）表示展示非标准残基的分子式。
  - Carbohydrate（碳水化合物）：显示结构中的碳水化合物，默认创建两种表示：半透明球棍图（Ball & Stick）和命名为 Carbohydate 的 3D-SNFG（3D-糖类符号命名法）表示。
  - Water（水）：显示结构中的水分子，根据水分子多少以球棍图（Ball & Stick）或线条图（Line）表示。
  - Ion（离子）：显示结构中的离子，以球棍图（Ball & Stick）表示。
  - Lipid（脂质）：显示结构中的脂质，根据脂质的多少以球棍图（Ball & Stick）或线条图（Line）表示，透明度用于突出显示。
  - Coarse（粗粒度元素）：显示结构中的粗粒度元素，以空间填充（Spacefill）表示展示其体积。
  如果小于3，则以与“小”一样使用原子细节（AtomicDetail）预设。
- 大：使用聚合物卡通（PolymerCartoon）预设，即只创建一个聚合物（Polymer）组件，并以卡通图（Cartoon）展示。
- 巨大/庞大：使用粗粒表面（CoarseSurface）预设，会创建Polymer和Lipid组件，并分别以Gaussian surface展示。

此自动化过程可以根据分子结构的大小和复杂性提供最佳视图，以此来平衡展示的细节和性能。

组件的操作¶

点击结构对象查看器中绿色的组件条目将打开一个菜单，您可以在条目上/菜单里对组件执行以下操作：

显示/隐藏：点击“/”按钮显示/隐藏组件。
删除：点击“”按钮删除组件。注意，删除组件不会对根结构造成任何改动。
更新表示：您可以点击“Apply Action（应用操作） -> Update 3D Representation（更新3D表示）”，然后选择所需的表示类型、颜色主题和大小主题以更新表示。
修改：您可以点击 “Modify by Selection（按选区修改）”，然后选择以下选项之一来修改组件所包含的原子：
- Include（取并集）：新组件将是当前组件与选区的并集。
- Exclude（取差集）：新组件将是当前组件减去选区以后的部分。
- Intersect（取交集）：新组件将是当前组件与选区的交集。
Select This（选择当前组件）：将当前组件设为选区。
Focus This（聚焦当前组件）：将结构查看器的视野范围聚焦到当前组件。
Rename（重命名）：点击后在文本框中输入新命名，来更改组件的名字。
Save（保存）：点击后在文本框中输入所需的文件名，以将当前组件保存为项目中的文件。

结构查看器¶

位于界面中央的结构查看器是 Mol* 的主要组件，负责显示当前打开的 PDB 文件中分子的 3D 结构。

鼠标控制¶

旋转：点击鼠标左键并移动即可旋转画布。按下 Ctrl + Shift 键，同时拖动鼠标左键可以沿 z-轴旋转画布。
平移：点击鼠标右键并移动即可在画布上移动。或者，使用 Ctrl 键 + 鼠标左键并移动。在触摸屏设备上，使用两个手指拖动。
缩放：滚动鼠标滚轮即可放大/缩小。在触摸板/触摸屏设备上，使用两个手指拖动。
居中和缩放：使用鼠标右键单击要聚焦的结构的部分。
裁剪：使用 Shift 键 + 鼠标滚轮来更改裁剪平面。在触摸板上，使用 Shift 键 + 两个手指拖动。
高亮：将鼠标悬停在 3D 画布中有结构的任何部分上，即可根据当前的选择粒度将对应区域高亮显示（通过将其着色为品红色）。此外，在 3D 画布的右下角，会列出当前区域的 PDB ID、模型编号、实例、链 ID、残基编号和链名称的信息。
聚焦：在默认模式，或者说非选择模式下，单击 3D 对象以聚焦它。聚焦的对象及其周围的对象将以球棍模型显示。所有局部非共价相互作用都会被标出。要隐藏周围的对象，只聚焦目标，请再次单击目标。要取消聚焦，请单击 3D 画布中任何没有原子的点。

按钮菜单¶

此菜单为用户提供了快速访问 3D 画布的一些常用操作。它位于 3D 画布的右侧，具有以下功能。

功能	描述	图标
重置视角	将 3D 画布上的结构居中并重置视角
截屏	对当前视图截屏并提供分辨率和下载选项
全屏	将 3D 画布和控制面板扩展到完整的浏览器屏幕
设置/控制信息	设置 3D 画布的视图，查看在 3D 画布中鼠标控制的帮助信息
测量	展示多种物理量的测量结果
选择模式	在默认模式和选择模式之间切换

选择模式¶

点击按钮菜单中的""按钮即可切换默认模式和选择模式。

在选择模式下，单击残基（或 3D 中的任何对象）将选择它。将选择什么取决于选择粒度的值。结构的选定部分将在 3D 画布和序列查看器中以明亮的绿色显示。单击 3D 画布中任何没有原子的点将清空选区。

当您将选择粒度设为“Residue（氨基酸）”时，按住 Shift 键并依次点选起止残基可以沿聚合物序列选择片段。您也可以在序列查看器中按住鼠标、沿序列拖动再释放鼠标以选择多个残基构成的片段。

激活选择模式会在结构查看器的顶部打开一个工具栏。以下是工具栏的示例以及对每个按钮的描述：

功能	描述	图标
（选择和高亮的）选择粒度	控制选择或高亮交互应用的级别（即原子、残基、链等）
选择并集	选择一个集合并将它添加到当前选区中
选择差集	选择一个集合并将它从当前选区中减去
选择交集	选择一个集合并取它和当前选区的交集
重新选择	选择一个集合并设为当前选区
应用主题到选区	允许将颜色、透明度和裁剪的更改应用到当前选区
从当前选区创建组件	允许创建组件并独立于其他组件更改其表示
从所有组件中移除选区	从 3D 画布中移除当前选区
撤消修改选区	在保持选择模式打开的同时撤消某些操作（更改颜色、隐藏组件等）
显示/隐藏帮助	提供有关选择操作、表示操作和鼠标控件的摘要
关闭选择模式	从选择模式切换到默认模式

选择粒度¶

选择粒度决定了选择和高亮的粒度，或者说，每次选择和高亮操作是作用于一个原子、一个氨基酸（默认行为）、一条链、一个实体（entity）、一个模型（model）还是一个结构（structure）。例如，如果选择粒度设为 "Chain"，当鼠标点击 3D 画布中的一个原子时，该原子所在的整条链将会被选中。如果结构中包含对称实例（symmetry instances），且选择粒度以 "instances" 结尾（例如 "chain instances"），操作将会包含选中原子 / 氨基酸 / 链的所有对称实例。

另外，选择粒度还会决定了序列查看器中的选择粒度，以及默认模式下聚焦操作的粒度。

选择粒度可以在选择模式工具栏（位于 3D 画布上方）中修改。

创建组件¶

在选择模式下，我们可以从选区创建新组件。创建组件让用户能对结构的某些部分进行单独操作（详情请看操作组件）。例如，如果您想单独可视化蛋白质和配体，您可以创建一个“配体”组件和“蛋白质”组件。随后，您单独更改蛋白质的表示时，就不必担心配体的显示会受到干扰。

您可以单击位于结构查看器顶部、选择模式工具栏中的""按钮来创建组件。点击后，您将看到一个对话框，您可以在其中设置如下参数：

Selection（选区）：用于创建组件的选区，默认为当前选区。您也可以使用其他选区，例如所有氨基酸构成的选区（以ALA为例，您可以单击"Amino Acid > Alanine (ALA)"），或者当前选区周围 5 Å 内的所有残基（您可以单击"Manipulate Selection > Surrounding Residues (5Å) of Selection"）。
Representation（表示）：在创建组件的同时为其添加的结构表示。默认为空（无表示）。
Options（选项）：
- Label（标签）：组件的标签。默认为“Label”。
- Parent（父组件）：组件的父组件。默认为“Root Structure(s)”，即根结构。如选区横跨多个结构，则将在每个结构的根下方创建新组建。您也可以选择一个特定组件作为父组件，此时新创建的组件将为选区与父组件的交集。
- Check existing（查重）：如果启用，且当前结构下已存在具有相同内容的组件，会忽略本次创建组件操作，以避免创建重复的组件。默认不开启。

创建组件后，您可以在结构对象面板中找到它并对它进行操作。

案例：从复合物结构中提取抗体链并保存¶

如果您想要提取一个抗体-抗原复合物结构中的抗体链并将其保存到另一个文件中，您可以按照以下步骤操作：

从云端导入或者从本地上传复合物结构文件。在文件与任务管理器面板中点击文件名以打开该文件。
点击结构查看器右侧的""按钮，进入选择模式。
将选择粒度设为"Chain"，然后在结构查看器中点击需要保存的抗体链。
点击结构查看器顶部的""按钮，创建一个名为"antibody"的组件。
点击结构对象面板中的"antibody"组件，然后在下拉菜单中点击"Save"，将其保存为项目中的一个 CIF 文件。输入文件名并点击""。
现在，在文件与任务管理器面板中将会出现一个新的 CIF 文件。

测量¶

点击结构查看器右侧的“”图标即可打开测量菜单。点击“+Add”按钮即可根据当前选区列表创建测量对象。支持创建的测量对象有：

类型	选区数	描述
Label（标签）	最后1个	显示选区的标签
Distance（距离）	最后2个	两个选区之间的距离
Angle（角度）	最后3个	由三个选区构成的角度
Dihedral（旋转角）	最后4个	由四个选区构成的二面角
Orientation（立方体）	所有	创建一个包括所有选区的长方体
Plane（平面）	所有	到所有选区垂直距离的平方和最小的平面

您可以在测量菜单中查看和编辑您的当前选区列表。默认状态下，越先选择的选区排名大、位置越靠下；越后选择的选区排名小、位置越靠上。您可以点击列表中的“↓“”↑”按钮来调整它们的顺序。

序列查看器¶

序列查看器显示上传到 Mol* 中的 PDB 结构中存在的大分子（蛋白质和核酸）的聚合物序列。此外，它还提供了快速访问结构中存在的任何小分子配体或实体的方法。它位于 3D 画布上方的屏幕顶部。

序列查看器包含几个下拉菜单，允许用户选择要显示的序列：

结构 (structure)：选择要显示的结构。
模式 (mode)：在链（chain）、聚合物（polymers）和全部（everything）三种显示模式之间选择。在链模式中，每个链都单独显示。在聚合物模式中，所有聚合物都一起显示。在全部模式中，所有实体都一起显示。
实体 (entity, 仅在链模式中出现)：选择要显示的实体。
链 (chain, 仅在链模式中出现)：选择要显示的链。

序列查看器的右上方有三个按钮：

(复制到剪贴板)：将显示的序列复制到剪贴板。目前，仅在显示模式设置为“chain”（链）时才显示此按钮。
(序列自动换行)：将序列换行以适应面板的宽度。如果禁用，序列将显示在一行中。默认启用。
（序列标记）：在序列下方以直线或波浪线标记二级结构、CDR区、表面氨基酸等。单击后会打开序列标记配置窗口。支持的选项有：
- 无标记
- 显示二级结构：显示序列的二级结构注释。序列中的α-螺旋将以波浪线标出，β-折叠以直下划线标出。
- 显示 CDR 区：显示序列的 CDR（互补决定区）注释，相应的 CDR 残基将在序列中用下划线标出。支持的 CDR 定义包括“IMGT”、“Chothia”、“Kabat”和“North”。
- 显示表面氨基酸：用下划线标出处在根结构表面的氨基酸。注意此处的结构为根结构，不是单链结构，因而在结合界面上、被配体/受体埋藏的氨基酸不会被视为表面氨基酸。
序列标记配置窗口