QuteMol

QuteMolですが、Real Time Ambient Occlusionを使って分子を描画することが特徴の１つのようです[IEEE Trans Vis Comput Graph. 2006 Sep-Oct;12(5):1237-44]。




確かに、マウスでグルグル回しても描画レベルを保っています。すごい。

VPythonっておもしろい

VPythonを利用すれば、簡単にMD等のシミュレーションにおける計算過程をリアルタイムに可視化できるので、学習や教育目的には適していると思います。

この↓サイトでは、箱の中のボールの動きをシミュレーションしています。

　http://wwwmaths.anu.edu.au/comptlsci/Tutorial-Gas/tute-gas.html

単原子分子のMDなんかVPythonで可視化するにはお手軽でいいかも。

こちら↓のサイトも参考になりました。

　http://lurbano-5.memphis.edu/GeoMod/index.php/Main_Page


とりあえずは、分子描画用のクラスを作ってみようと思ってます。



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OpenDX

APBS(Adaptive Poisson-Boltzmann Solver)のサイトを見ていたら、Electrostatic potentials等の計算結果を可視化するソフトウェアとして、OpenDXが紹介されていました。

OpenDX自体は、汎用的なデータ可視化ツールなのですが、Gallery-Highlights(Category:Chemistryを選択)にある分子イメージを見るとかなりGOODです。その他にもマイクロアレイ データの可視化など、様々な利用例が紹介されています。

いろいろと役に立ちそう。



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Global Protein Surface Survey Plugin

PymolのpluginにGlobal Protein Surface Survey(GPSS)というpluginが公開されていますが、かなり便利だと思います。タンパク質のpocketやcavityの提示だけではなく、ligand binding surfaceやDNA binding surfaceなども提示してくれます。実際の計算はpluginで行っているのではなく、CASTpやCSAのデータを利用しているようです。

インストールは簡単で、GPSSのサイトからGPSSpyMOL.pyを取得して、$PYMOLPATH/module/pmg_tk/startup/にコピーするだけです。

具体的には、以下の様なグラフィクスが描画され、pocketの形状がよく分かります。





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BALLView

久しぶりにBALL(Biochemical Alrorithms Library)のHPを見ると、BALLViewという分子Viewerが公開されていました。操作も簡単で以下のようなグラフィクスが描けます。



Galleryを見るとなかなかきれいなグラフィクスが描けることが分かります。
しかもスクリプトはPythonなのでこれもGOODです。

BALL自体は、C++で書かれた分子モデリング用のライブラリで、Max Planck Instituteで開発がスタートされたものです。非常に有益なライブラリだと思いますので、後日メモしたいと思います。



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SketchEl

一年程前、分子エディタを開発する機会があり、気楽に引き受けたのですが、自分で作りはじめると途中から“相当難しい”ことが分かりました。どうにか完成には至りましたが、これまでフリーで利用できる分子エディタに対し、レスポンスが遅いだの絵がきたないだの不満をたらたら言っていた自分に反省しています。

さて、今回は分子エディタ-SketchEl-を紹介したいと思います。jarファイルで提供されていますので、インストール作業は特に必要なく、ダウンロードして以下のコマンドで実行できます。

　$ java -jar SketchEl-1.06.jar



個人的には、SketchElは必要十分な機能をもっており、かつストレスなくレスポンスを返しますので、慣れるまで若干違和感のある部分もありますが、なかなか良いエディタだと思っています。



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AISMIG

AISMIG(an interactive server-side molecule image generator)は、クライアント側でプラグインやアプリケーションをインストールすることなしに、Webブラウザ上で分子画像ファイルを作成できるシステムです。
下のような画像をinteractiveに作成することができます。



サーバサイドで画像の作成をPymolを使って行っているようです。
詳細は、論文がpublishされているので、興味のある方はチェックしてみてください。

　Nucleic Acids Res. 2005 Jul 1;33(Web Server issue):W705-9.

もう少しレスポンスが改善され、かつグラフィクスに特徴が出せるのであれば使いたいなとは思いますが、今のところ、AISMIGを使わなければいけない場面が私には見あたりません。しかし、サーバサイドで処理をしようとする試みは共感できますので、進展してほしいものです。



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mol2ps:rotate機能

mol2psの便利なオプションとして"--rotate"があります。これはx,y,z軸に対して任意の角度で回転させることのできる機能です。
それではpiperidineをY軸に対して0,30,60,90°と回転させてみます。

　$ mol2ps --rotate=0,0,0 piperidine.mol > angle0.ps
　$ mol2ps --rotate=0,30,0 piperidine.mol > angle30.ps
　$ mol2ps --rotate=0,60,0 piperidine.mol > angle60.ps
　$ mol2ps --rotate=0,90,0 piperidine.mol > angle90.ps

上記コマンドの実行時には、"--linewidth=1.5 --fontsize=16"も付加していますが、表示幅の都合上削除しています。



このような機能は、紙面上で立体化学の解説をしたいときなど役にたつと思います。



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mol2ps:分子ファイルをpsファイルへ

mol2psは、sdf形式等の分子ファイルをpsファイルに変換するソフトウェアです。データベースに画像ファイルとして構造式を格納したり、印刷物に構造式を載せたりと様々な用途で利用できると思います。

インストールはとても簡単で、Windowsの場合ですと、mol2psのHPから"mol2ps-latest-win32.zip"をdownloadし、展開するだけです。
展開するとmol2ps.exeができます。

mol2psには以下の様な便利なオプションがありますので、好みの画像になるように調節できます。

Usage: mol2ps [options]
where is the file containing the molecular structure
(supported formats: MDL *.mol or *.sdf, Alchemy *.mol, Sybyl *.mol2)
if is "-" (without quotes), the program reads from standard input

valid options are:
--font=, default: Helvetica
--fontsize=, default: 14
--fontsizesmall=, default: 9 (for subscripts)
--linewidth=, default: 1.0 (linewidth in points; use 1 decimal)
--rotate=, default: auto (n,n,n specifies the
angles to rotate the molecule around the X, Y, and Z axis (in degrees)
--autoscale=, default: on (scales the molecule to fit the natural
C-C bond length)
--striphydrogen=, default: on (strips all explicit H atoms)
--hydrogenonhetero=, default: on (adds H to all hetero atoms)
--hydrogenonmethyl=, default: on (adds H to all methyl C atoms)
--hydrogenonstereo=, default: on (shows H if bond is "up" or "down")
--showmolname=, default: off (prints name above the structure)

それでは、実際に実行してみます。

$ mol2ps --fontsize=16 --linewidth=1.5 compound.mol > compound.ps

pngへの変換は、ImageMagickのconvertコマンドなどを用いて変換できます。

$ convert compound.ps compound.png

かなりきれいな画像だと思います。また、--hydrogenonheteroオプション等で水素原子の付加の制御ができるところも魅力ですね。



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Bioclipse

BioclipseはEclipseをベースとしたケム/バイオインフォマティクスのビジュアルプラットフォームです。Eclipseと同様に、新たな機能をpluginとして組み込みことができ、CDK-plugin、Jmol-pluginなどがすでに含まれています。なかなか便利です。



それにしてもEclipseはすばらしいですね。私はEclipseがないとJavaでプログラムする気すら起こりません。

近いうちに、Bioclipseのpluginを作成したいと思っています。



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Smalltalkベースの分子グラフィクスライブラリ

5,6年前でしょうか、「じゅん」というSmalltalkのグラフィクスライブラリをHPで見ました。かっこいいグラフィクスライブラリだな、自分でも使いこなしたいなと思い、まずはSmalltalkを覚えなきゃと「Smalltalk　イディオム」を買いました。



本を買ったのはいいのですが、そのうちやろうという弱い決意は全く遂行されず、新品に近い状態で本棚に眠っています。

ところが、昨年末に国立情報学研究所から「ケモじゅん」という「じゅん」をベースとした化学系グラフィックスライブラリが公開されていました。
使用手引書やマニュアルを読んでみましたが、丁寧に書かれており、すばらしいと思いました。しかも国産ですしね。

これを機会に、Smalltalkをちゃんと覚えようと新たな強い?決意が芽生えました。あと、Jun for Javaというのもあるみたいです。こちらも楽しそう。




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Pymolの小技

タンパク質の活性部位に2つの異なる化合物を同時に表示させたいことがよくあると思います。例えば、PDBファイルに

　タンパク質
　TER
　化合物１
　TER
　化合物２

と記述し、PymolでOpenしてみると下図のように２つの化合物が融合してしまい何じゃこれっとなってしまいます。他の分子Viewerの中にはTERで区切ってさえいればきちんと認識してくれるものもあります。



単純な解決方法として、

　タンパク質
　TER
　分子Ａ

というファイルと、

　分子Ｂ

というファイルを２つ作り、１つめのファイルをOpenしたあと、続けてもう１つのファイルをOpenすれば２つの分子がきちんと分離されます。




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PyMolで超簡単分子グラフィクス

PyMolの機能の１つにpresetというものがあります。これを使うと簡単にProtein/Drug相互作用部位にフォーカスしたグラフィクスをゲットすることができます。

ここでは、HIVプロテアーゼ/阻害剤の結晶構造を利用したいと思います。まずは、Protein Data Bankにアクセスし、3AIDを取得します。

1. PDBファイルの読み込み
Pymolを起動->[File]->[Open]->3AIDを読み込む。

2. グラフィクスの作成
画面右側の3AIDの横にあるA(Actions:)ポタンをクリックし、
[preset]->[ligand sites]->[transparent(better)]と選択。


3. レイトレイシングの実行
画面右上のRayボタンを押す。もしくはコマンドラインから"ray"とタイプする。そして、[File]->[Save Image]により、PNGで保存できます。


おお！なかなか綺麗です。
このグラフィクスって、Bioorg.Med.Chem.あたりでもよく見かけますよね。
あとは、好みで配色やラベルなどを付加すれば、プレゼンや論文でも十分使えると思います。

最後に、背景を白に変えて([Display]->[Background]->[White])、左右に動かしてみます(右上のRockボタンを押す)。





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PDFで分子グリグリ!

みなさんのお気に入りの分子ビューワは何ですか？描画のきれいなソフトウェアは多くありますが、私はRasmolが一番好きです。何といってもあのレスポンスの良さが使っていて快適だからです。細かい作業はスクリプトで行えばいいですし、それなりに見栄えのよい図も作れますしね。

さて、最近AdobeからAcrobat3Dという製品が発表されました。3D CADフォーマットをPDFに変換でき、そのPDF上で3Dモデルをグリグリと動かせるとのこと。しかもOpenGLで描画しているソフトウェアに対しては、プリントスクリーン経由でデータをキャプチャーし、PDFが作れるそうです。

今回は、Acrobat3DとPymolを使って、PDFで分子をグリグリさせるまでをメモしたいと思います。

1.Acrobat3Dを起動
[PDFの作成]->[3D Capture]


2.Pymolを起動
適当な分子を読み込んで、stick表示などにする。
そして、プリントスクリーンを押す。


3.PDF変換に関する諸設定
プリントスクリーンを押すと以下のダイアログが表示されるので、
必要であれば変更してOKを押す。


4.PDFの出来上がり！


あまりにもシンプルにPDFが作れたので驚きました。すごい！
(ただし、pymolからはじめてデータをキャプチャーするときは、
pymolをAcrobat3Dに登録するなど諸設定を促すダイアログがでます)

今後、いろんな分野のJournalなどで利用されるのではないでしょうか。
最後に今回作成したpdfをアップしておきます。

molecule.pdf

Adobe Reader7.0以上でpdfを開いてください。分子が表示されると思います。分子の上あたりでマウスを右クリックすると“3Dをアクティブにする”とでますので、選択してください。そうするとグリグリできます。元に戻すには、同様にマウスを右クリックし、“3Dを非アクティブにする”を選択すればOKです。




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