Tutorial PyMOL : les premiers pas… - ludoviccarlier.com

Tutorial PyMOL : les premiers pas…
Ludovic Carlier / 2006
Ce tutorial a pour objectif la découverte du logiciel de visualisation moléculaire PyMOL
et notamment les commandes basiques permettant de visualiser une structure au format pdb. Le
grand avantage de PyMOL est sa très forte intuitivité. A l’instar du programme MolMol,
l'utilisation de fichiers macro (ou scripts) permet d'enchaîner facilement une succession de
commandes via un langage assez simple en premier abord.
Pour ouvrir un fichier pdb sous Windows, il suffit de double cliquer dessus (si PyMOL a été
défini comme logiciel par défaut lors de son installation). Il en est de même pour un fichier
macro qui doit porter l’extension .pml ou un fichier cession (.pse). Un fichier cession
s’enregistre en cours d’utilisation dans PyMOL et permettra de visualiser une molécule comme
elle était affichée juste avant l’enregistrement. Sous Linux (et également sous Windows), les
fichiers PyMOL s’ouvrent dans la fenêtre de dialogue de la manière suivante : File/open…
Au démarrage du programme PyMOL, 2 fenêtres principales apparaissent à l’écran :
- une fenêtre de dialogue et
- une fenêtre graphique
1) Sélection de groupes d’atomes ou de résidus
Lorsqu’on ouvre une structure pdb avec le logiciel PyMOL, les commandes de la fenêtre
graphique ne sont directement applicables que sur l’ensemble de la structure. Il est possible de
définir des groupes de sélection (de molécules, de résidus, ou d’atomes…) qui apparaîtront à
droite de la fenêtre graphique. Voici quelques exemples de commande pour définir un groupe de
sélection. Ces commandes s’écrivent « manuellement » dans la fenêtre de dialogue ou peuvent
être indiquées dans un fichier macro.
load
2V1N.pdb
) ouvre et charge le fichier “2V1N.pdb”. A noter que la structure est ensuite automatiquement
nommée 2V1N par PyMOL (le “.pdb” n’apparaît plus et n’est plus reconnu).
select KIN17, 2V1N
) sélectionne la ou les structure(s) définies dans le fichier 2V1N et nomme l’ensemble KIN17.
select PROT, (KIN17 and (chain A))
) sélectionne la chaîne A du groupe KIN17 et nomme ce groupe PROT.
select sheets, (PROT and (i. 79-84 or i. 87-92 or i. 39-41))
) sélectionne les régions de résidus 79-84, … , 39-41 de PROT puis nomme ce groupe sheets.
select site_actif, (PROT and (i. 130,102,109,127,133,132,107,103))
) sélectionne les résidus 130, 102, … , 107, 103 de PROT puis nomme ce groupe site_actif.
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PyMOL, crée par DeLano W.L. (2002)
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select bb_actif, (site_actif and (name c+o+n+ca))
) sélectionne le backbone de site_actif et nomme ce groupe bb_actif.
select sich, (site_actif and (not name c+o+n+ca))
) sélectionne tous les atomes de site_actif sauf le backbone et nomme ce groupe sich.
2) Utilisation des commandes de la fenêtre graphique
Dans la fenêtre graphique, PyMOL fonctionne avec une barrette de 5 menus déroulants qui
permet d’utiliser la plupart des commandes. Cette barrette d’onglets colorés apparaît pour chaque
groupe de sélection et permet ainsi d’appliquer spécifiquement une commande sur le groupe
souhaité. Les commandes se répartissent de la manière suivante :
A : Action
S : Show
H : Hide
L : Label
C : Color
-> pour réaliser une “action” particulière sur un groupe de sélection.
-> pour “montrer” quelque chose sur un groupe de sélection. Ex : la surface
-> pour “cacher” quelque chose affiché sur un groupe. Ex : les side chains
-> pour afficher un “label” sur un groupe. Ex : le nom des résidus
-> pour “colorier” quelque chose sur un groupe de sélection. Ex : skyblue
Une fois cliqué sur un des onglets, un sous-menu apparaît et indique toutes les commandes et
actions réalisables. L’utilisation de ces menus déroulants de la fenêtre graphique est très intuitive.
3) Gestion de la structure secondaire
Par défaut, PyMOL reconnaît la structure secondaire définie dans un fichier pdb (si celle-ci est
correctement écrite dans le fichier). Si aucune structure secondaire n'est renseignée, PyMOL
utilise un algorithme et la calcule automatiquement en cas de demande d’affichage de la structure
en mode « cartoon » (ce mode représente la molécule en fonction de sa structure secondaire).
Pour contrôler la représentation, il est donc préférable de la définir préalablement dans le fichier
pdb. Pour activer le mode « cartoon » : S --> cartoon.
4) Générer une image raffinée
La grande qualité de PyMOL est sa capacité à créer de belles images et notamment en utilisant la
représentation en mode « cartoon ». Voici un exemple de méthodologie pour obtenir l’image
raffinée de la structure secondaire d’une protéine :
- ouvrir un fichier pdb (double clic ou File/Open...)
- définir un fond blanc. Sur la fenêtre de dialogue : Display/Background/White
- faire tout disparaître à l’écran : H --> everything
- afficher la structure en mode « cartoon » : S --> cartoon
- colorer la structure en mode « publication » : A --> preset --> publication
- Ajuster l’effet de perspective avec la molette du milieu de la souris
- Cliquer sur bouton "Ray" de la fenêtre de dialogue afin de représenter un effet ombré. Le calcul
prend quelques secondes mais peut être plus long s’il y a peu d’effet de perspective affiché.
- enregistrer l'image : File/Save Image...
(il s’agit d’un format PNG)
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5) Quelques commandes utiles…
- Afficher la séquence primaire dans la fenêtre graphique : Display/Sequence.
Il est alors possible de créer des groupes de sélection en cliquant directement sur celle-ci.
- Définir la couleur de fond de la fenêtre graphique : Display/Background.
- Obtenir un effet ombré : bouton "Ray" de la fenêtre de dialogue.
- Le bouton "Get view" de la fenêtre de dialogue permet d'afficher les coordonnées de
l'orientation et de la position de la molécule a l'écran. Ces coordonnées peuvent être
copiées/collées dans un fichier macro (en utilisant "control+C" puis "control+V" uniquement).
Ceci permettra de retrouver exactement la même « vue » lors de l'ouverture de la macro.
- Pour repositionner le centre de rotation de la figure :
Maintenir appuyé CONTROL+SHIFT puis CLIC MILIEU avec la souris sur un atome pour
designer ce nouveau centre.
- Pour déplacer une structure indépendamment d’une autre (translation + rotation) :
Il faut tout d'abord cliquer en bas à droite de la fenêtre graphique sur "mouse mode", ce qui
permet de modifier la configuration de "3-button viewing" à "3-button editing".
Attention : les attributions des commandes changent. Il est préférable de revenir au mode initial
une fois les modifications terminées. Avec la configuration "3-button editing" :
● Pour faire une translation indépendante:
Quel que soit le nombre de molécules affichées, il faut placer le curseur sur un atome de
la molécule a déplacer, puis faire SHIFT+CLIC MILIEU, ce qui aura pour effet de
déplacer la molécule sélectionnée de manière indépendante.
● Pour faire une rotation indépendante:
Il est préférable de n’afficher que la molécule en question. Modifier dans un premier
temps le centre de rotation sur la molécule d’intérêt.
La commande SHIFT+CLIC GAUCHE permet de faire une rotation indépendante. La
rotation a lieu autour de l’atome ou le curseur se situe. Il faut donc absolument que le
curseur soit situé sur un atome (comme pour la translation).
6) Intérêt des fichiers macro…
A l’instar du logiciel MolMol, il est possible de préparer la visualisation d’une ou plusieurs
structures dans PyMOL à l’aide de fichiers macro (également appelés scripts) qui doivent porter
l’extension “.pml”. Trois fichiers macros sont téléchargeables dans l’onglet « PyMOL
Tutorials » du site Internet indiqué en pied de page et abordent une nomenclature simple et
intuitive. A noter que PyMOL reconnaît le langage Python, ce qui permet aux initiés de réaliser
des scripts puissants et même de créer un jeu vidéo type Tetris dans PyMOL !!!
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