کاربردهای نرم افزار پایمول (PyMOL) در تصویرسازی ملکولی

پایمول PyMOL یک نرم افزار منبع باز است و استفاده از پایمول رایگان است و می توان از پایمول در تصویرسازی ملکول‌ها و طراحی داروها استفاده کرد. در این مقاله به قابلیت های پایمول و برخی کاربردهای پایمول در تصویرسازی ملکولی پرداخته شده است.

قابلیت های پایمول PyMOL نسبت به نرم افزارهای دیگر

نرم افزار PyMOL یک برنامه تجسم مولکولی مستقل است که به دلیل کیفیت بالای رندر، سرعت و تطبیق پذیری آن در بین کریستالوگراف های پروتئین بسیار محبوب است. درصد زیادی از مقالات در مجلات معتبر علمی که ساختارهای ماکرومولکولی جدید را گزارش می کنند با استفاده از پایمول PyMOL ایجاد شده اند. نرم افزار PyMOL توسط وارن لیفورد دلانو نوشته شد. دلانو به طور ناگهانی در 3 نوامبر 2009 در سن 37 سالگی درگذشت و بعد از آن DeLano Scientific LLC اعلام کرده است که نرم افزار پایمول PyMOL برای دانلود در دسترس است و پشتیبانی از PyMOL ادامه دارد. استفاده موثر از PyMOL مستلزم آن است که با منوهای بسیار مختصر و یا زبان برنامه نویسی دستوری آشنا شوید.

دانلود نرم افزار پایمول PyMOL و راهنمایی های استفاده از آن

نرم افزار پایمول PyMOL دارای مجوز ابتکاری است: منبع باز است، اما در همه اشکال رایگان نیست: دانلودهای آماده فعلی (باینری) و اسناد به روز نیاز به پرداخت هزینه های اشتراک سالانه ​​دارند. با این حال، نسخه رایگان فعلی برای استفاده در کلاس در دسترس دانش‌آموزان و معلمان است، ساخت‌های باینری قدیمی می‌توانند آزادانه توسط هر کسی دانلود شوند، و برخی از توزیع‌های لینوکس بسته‌های PyMOL را ارائه می‌دهند که از کد منبع باز کامپایل شده‌اند.

نرم افزار پایمول PyMOL دارای یک جامعه کاربری قوی است که از طریق فهرست پستی PyMOL-Users تعامل دارد و سایت اسناد PyMOL Wiki را اداره می کند. “Py” در PyMOL به زبان Python، بخشی جدایی ناپذیر از بسته، اشاره دارد. پایتون به کاربران امکان می‌دهد PyMOL را با اسکریپت‌های دستوری ساده خودکار کرده و افزونه‌هایی را با رابط‌های کاربری سفارشی خود توسعه دهند.

ذخیره و خوانش فایل‌های نرم افزار پایمول PyMOL در سایت Proteopedia

تصویرهای مولکولی تهیه شده در نرم افزار پایمول PyMOL را می توان در صفحه Proteopedia وارد کرد. Jmol که Proteopedia برای نمایش صحنه‌های مولکولی استفاده می‌کند می‌تواند فایل‌های جلسه PyMOL (فایل pse.) را که در رایانه خود ذخیره کرده‌اید بخواند و مستقیماً آن را به یک صحنه Jmol تبدیل کند تا در صفحه Proteopedia ذخیره و نمایش داده شود. به طور خاص، اگر ابزار Proteopedia’s Scene Authoring Tool را باز کنید، می‌توانید روی فایل جلسه PyMOL از رابط مرورگر فایل رایانه خود به پنجره ساختار ابزار Scene Authoring Tool (در سمت راست) کلیک کرده و بکشید. در این حالت Jmol بهترین حالت خود را برای بازتولید صحنه انجام خواهد داد. (دقت داشته باشید که چند ویژگی PyMOL وجود دارد که توسط Jmol پشتیبانی نمی شود. همچنین، با ادامه توسعه PyMOL، احتمالاً اصلاحات جدیدی در Jmol مورد نیاز خواهد بود.) بعد از این می توانید از رابط ابزار Scene Authoring Tool برای ذخیره تصویر استفاده کنید.

استفاده از ابزارهای موجود در پایمول PyMOL

نرم افزار پایمول PyMOL از جعبه ابزار ویجت متقابل پلت فرم (Tk) برای ویجت‌های رابط کاربری گرافیکی استفاده می‌کند. PyMOL می‌تواند فیلم ها و تصاویر با کیفیت بالا از ماکرومولکول ها را در نمایش های مختلف از جمله روبان ها، کارتون ها، نقطه ها، سطوح، کره ها، چوب ها و خطوط تولید کند. در حال حاضر نرم افزار پایمول PyMOL یکی از پرکاربردترین ابزارهای تجسم ماکرومولکولی است. از آنجایی که نرم افزار پایمول PyMOL در پایتون، یکی از محبوب ترین زبان های برنامه نویسی نوشته شده است، می‌توان آن را به راحتی به پلاگین‌های پایتون گسترش داد. جدا از بحث در مورد تجسم و توابع تجزیه و تحلیل پیشرفته در نرم افزار پایمول PyMOL، موضوعات نوشته شده در این مقاله به مدل‌سازی پروتئین-لیگاند، شبیه‌سازی‌های مولکولی نیز مرتبط است.

تجسم و تجزیه و تحلیل داروها در نرم افزار پایمول PyMOL

طراحی دارو، فرایند یافتن داروهای جدید بر اساس یافته های علمی، یک هدف بیولوژیکی و وابسته به علوم زیستی است. امروزه این فرآیند به شدت به تجسم و مدل سازی کامپیوتری و استفاده از نرم افزارهای تجسم ملکولی مانند نرم افزار پایمول PyMOL وابسته است. جستجوی ترکیب لیگاند، و به حداقل رساندن انرژی، مدل سازی همسانی، آماده سازی پروتئین (مانند محاسبه pKa، Asn، Gln و چرخش زنجیره جانبی هیستیدین His، بهینه سازی شبکه پیوند هیدروژنی H و کمینه‌سازی انرژی)، طراحی پیشرو (مانند اتصال، طراحی در محل، مدل فارماکوفور و مصورسازی)، (دینامیک مولکولی (MD)، شبیه‌سازی، پیش‌بینی شبکه و محاسبه انرژی آزاد) از جمله قابلیت های نرم افزار پایمول است.

تجسم ماکرومولکولی در نرم افزار پایمول PyMOL

نرم افزار پایمول PyMOL به طور پیشرفته ای برای تجسم سه بعدی ماکرومولکول‌ها استفاده می شود و به یکی از محبوب ترین ابزارها برای تهیه تصاویر با وضوح بالا از ماکرومولکول‌ها تبدیل شده است. نرم افزار پایمول PyMOL از 12 حالت مختلف تجسم استریو پشتیبانی می کند که به کاربران امکان می دهد اطلاعات سه بعدی بیشتری را برای موقعیت های اتم در فضا درک کنند. این تابع مفید، الهام بخش ایده های جدید برای اصلاح ترکیب به ندرت استفاده می شود. برای به دست آوردن اطلاعات دقیق از نحوه اتصال برای طراحی مولکول های جدید، سطح پروتئین را می توان به صورت مش نشان داد.

ساخت فیلم در نرم افزار پایمول PyMOL

در زیر منوی فیلم، PyMOL دارای یک عملکرد پیش‌فرض برای ساخت یک فیلم پایه است که بر اساس یک ساختار ثابت یا یک سری فریم از شبیه‌سازی‌ها است. افزونه eMovie 9 در نرم افزار PyMol راه کاربر پسندتری را برای ایجاد فیلم فراهم می کند. کنش‌های مدولار مانند بزرگ‌نمایی، چرخش، محو شدن و تغییر شکل را می‌توان در هر فریمی در فیلم درج کرد، در حالی که اکشن‌های شامل فیلم را می‌توان با مشاهده استوری‌بورد eMovie در قالب فهرست بررسی کرد. در نهایت، فیلم ها را می توان به راحتی در eMovie تولید و صادر کرد.

ویرایش ماکرومولکول در نرم افزار پایمول PyMOL

نرم افزار پایمول PyMOL قادر به ویرایش یک ماکرومولکول از جمله تغییر زوایای دو وجهی، ساختن یک پپتید، جهش باقیمانده و غیره است. همچنین می توان به راحتی یک مولکول را از ابتدا با جعبه ابزار Builder در نرم افزار پایمول PyMOL ساخت. متأسفانه، بسیاری از کاربران حتی متوجه وجود چنین عملکردهای مفیدی برای طراحی دارو در PyMOL نیستند. در عوض، آنها به دنبال نرم افزارهای دیگری برای این اهداف هستند. به طور مشابه، پلاگین PyTMs کاربران را قادر می سازد تا به راحتی مجموعه ای از اصلاحات رایج پس از ترجمه، از جمله استیلاسیون، کاربامیلاسیون، فسفوریلاسیون و غیره را در مدل های پروتئینی معرفی کنند. علاوه بر این، به حداقل رساندن انرژی در زمان واقعی توسط Sculpting در نرم افزار پایمول PyMOL یکی دیگر از عملکردهای مفید اما نادیده گرفته شده است. هندسه های اتمی محلی (پیوندها، زوایا، کایرالیته و مسطح بودن) را به پیکربندی مولکول ها برمی گرداند. هنگامی که کاربران موقعیت های اتمی را تنظیم می کنند، خرابی ها و مخاطبین اتمی نیز می توانند در زمان واقعی نشان داده شوند. با این حال، ماژول Sculpting دارای یک ضعف است که فیلدهای نیرو اجرا نمی شوند. خوشبختانه پلاگین Optimize که از میدان‌های نیروی MMF94/GAFF/FF/Ghemical پشتیبانی می کند، می تواند مکمل ماژول Sculpting باشد. اگر حالت استریو، جعبه ابزار ساز، مجسمه سازی، و ماژول های Optimize را برای طراحی ترکیبی جدید در محل ترکیب کنیم، نرم افزار پایمول PyMOL به طور ویژه ای مفید واقع خواهد شد.

کاربردهای دیگر نرم افزار پایمول PyMOL

کاربردهای دیگر نرم افزار پایمول PyMOL شامل آماده سازی پروتئین، مدل‌سازی همسانی، شبیه سازی ملکولی، آماده سازی لیگاند، شبیه سازی دینامیک ملکولی، آماده‌سازی لیگاند و اتصال پروتئین-لیگاند می‌باشد.

خدمات گروه علمی بامازیست درباره استفاده از نرم افزارهای تخصصی

باتوجه به اینکه تیم علمی بامازیست از گروه متخصصین در کاربرد نرم افزارهای تخصصی رشته های علوم زیستی تشکیل شده است هرگونه مشاوره خود را درباره استفاده از نرم افزارهای علوم زیستی مانند نرم افزار پایمول PyMOL به گروه علمی بامازیست بسپارید.