前言：
在前面的蛋白互作组学系列文章中（蛋白互作组学系列丨（七）蛋白互作结构域的预测分析），我们曾向大家分享过如何使用ZDOCK进行蛋白相互作用结构域预测与分析。这一期我们将向大家展示如何使用Pymol（https://pymol.org/2/）对蛋白互作结构域进行可视化分析。
Pymol是一个很强大的蛋白结构分析可视化软件。这一期的蛋白相互作用结构域可视化分析与后续的小分子-蛋白对接专题都会使用到Pymol这个软件。其操作界面和各部分的功能如图1所示。今天我们展示的分析流程需要先用Pymol对蛋白结构进行预处理，然后用ZDOCK进行分子对接，再用Pymol将对接结果进行可视化。
图 1 Pymol使用简介
一、蛋白结构下载与预处理
以已知的相互作用蛋白ENOA(P06733)与GAPDH(P04406)为例，先从PDB数据库（https://www.rcsb.org/）中下载他们的PDB结构，ID号分别为2psn与1u8f。因为PDB结构可能包含水分子或其他离子或配体，甚至是多聚体结构，因此在对接前需要使用Pymol对蛋白结构进行预处理。
以ENO1为例，其结构为四聚体，在Pymol中打开其结构文件，点击右下角S按钮显示其序列，拖动左上角3处划钮选择A链之外的序列和O（水分子），右键选择remove，即可只保留ENO1单体（图2-3）。选择File-Export molecule将ENO1单体保存为新的PDB文件（图4）。以同样的方法处理GAPDH结构。
图 2 提取蛋白单体结构
图 3 提取蛋白单体结构
图 4 保存蛋白单体结构文件
二、ZDOCK蛋白相互作用分析
ZDOCK网址：ZDOCK Server: An automatic protein docking server (umassmed.edu)。具体的操作步骤我们在之前的文章《蛋白互作组学系列丨（七）蛋白互作结构域的预测分析》中介绍过。
图 5 ZDOCK在线服务界面
三、可视化对接结果
ZDOCK分析完成后，从邮箱中下载对接结果。可以使用前期所讲的PDBePISA对蛋白相互作用面进行分析。这一期我们将使用Pymol对蛋白的相互作用界面进行可视化分析。
1）分析对接结构中蛋白间相互作用
使用Pymol打开排名第一的相互作用结构。点击右上角C-by chain将两条链（两个蛋白）标上不同的颜色（图6）。点击A-find-polar contacts-between chains展示两个蛋白间的极性相互作用，这里主要是氢键（图7）。
图 6 对接结构分析
图 7 蛋白相互作用分析
氢键上的数字为键两端原子间的距离（单位Å），点击H-labels可隐藏数字（方便观察），也可以点击S-labels重新展示（图8）。
图 8 相互作用距离Lable展示与隐藏
2）展示相互作用氨基酸残基
通过鼠标点击可选中氢键两端的氨基酸残基，点击S-lines可展示相互作用氨基酸残基的结构（图9）。
图 9 寻找展示相互作用氨基酸残基
图 10 展示相互作用氨基酸残基线状结构
点击L-residues可展示相互作用氨基酸的名称，同样此处也可以通过H-labels隐藏（图11）。
图 11 氨基酸名称展示与隐藏
以同样的步骤将所有的相互作用氨基酸残基都转换成线状形式后，即可得到如下图所示的蛋白相互作用界面。通过图片，我们可以观察到ENOA与GAPDH的相互作用依赖于其相互作用界面的氨基酸残基，总共涉及到ENOA蛋白上的10个氨基酸残基与GAPDH上的9个氨基酸残基间的相互作用（如GAPHD的第45位TYR45与ENOA的第399位ARG399和第401位GLU401相互作用）（图12）。
图 12 蛋白相互作用分析
3）导出蛋白相互作用结构图
点击Display-background可以设置背景颜色，于右上角的Draw/Ray处调整图片分辨率并导出图片。最终的效果如图13所示。
图 13 蛋白互作结构可视化分析结果图
以上就是我们今天的分享内容，在实际使用中，我们可能还会遇到以下疑问：
1）Q：在进行蛋白相互作用域可视化分析时，蛋白结构应该选择来源于实验的PDB结构还是来源于AlphaFold的预测结构？
A：如果有完整序列的PDB结构，优先使用PDB结构，如果没有，则可以使用AlphaFold结构。另外，因为PDB结构可能包含水分子或其他离子或配体，还有的是多聚体结构，因此在对接前需要对蛋白结构进行前处理。而AlphaFold结构是纯净的蛋白单体，可以直接使用。
2）Q：蛋白相互作用结构域预测（蛋白对接）的可信度如何？
A：相比而言，小分子-蛋白对接的可靠性更高，而蛋白-蛋白对接因为蛋白结构较大，而且会有结构柔性变化，因此较难预测。这里所使用ZDOCK是基于FFTs算法的刚性对接，使用较为广泛，对接结果可靠性较高。此外，感兴趣的老师可以关注一下CAPRI-全球蛋白复合物结构预测比赛，里面还会分享一些在蛋白相互作用预测中表现好的软件工具。因为蛋白-蛋白对接的计算量较大，在这里推荐使用在线服务器平台。
