Biopython序列发卡结构可视化

Biopython提供了许多可视化序列和结构的工具，包括PDB文件解析器、蛋白质结构可视化、序列比对、序列Logo图等。下面介绍如何使用Biopython可视化PDB文件中的蛋白质序列和结构。

1. 安装Biopython

Biopython可以通过pip安装，在命令行中输入以下命令：

pip install biopython

2. 下载PDB文件

可以从PDB数据库中下载PDB文件，也可以使用Biopython中的PDB模块下载。这里以下载PDB ID为1TIM的文件为例：

from Bio.PDB import PDBList

pdbl = PDBList()
pdbl.retrieve_pdb_file('1TIM')

3. 解析PDB文件

使用Biopython中的PDB模块解析PDB文件，并提取蛋白质序列和结构信息：

from Bio.PDB import PDBParser

parser = PDBParser()
structure = parser.get_structure('1TIM', '1tim.pdb')

# 提取第一个模型的第一个链的序列
chain_id = 'A'
chain = structure[0][chain_id]
sequence = ''
for residue in chain:
    if residue.get_resname() == 'HOH':  # 去除水分子
        continue
    sequence += residue.get_resname()
print(f'{chain_id} sequence: {sequence}')

# 提取第一个模型的结构信息
model = structure[0]
atoms = []
for chain in model:
    for residue in chain:
        if residue.get_resname() == 'HOH':  # 去除水分子
            continue
        for atom in residue:
            atoms.append(atom)
print(f'{len(atoms)} atoms in the structure')

4. 可视化蛋白质结构

使用Biopython中的PDB模块和Matplotlib模块可视化蛋白质结构：

from Bio.PDB import PDBIO, Select
from matplotlib import pyplot as plt

class ChainSelector(Select):
    def __init__(self, chain_id):
        self.chain_id = chain_id

    def accept_chain(self, chain):
        if chain.get_id() == self.chain_id:
            return 1
        else:
            return 0

# 提取第一个模型的第一个链的结构信息
chain_id = 'A'
chain = structure[0][chain_id]
atoms = []
for residue in chain:
    if residue.get_resname() == 'HOH':  # 去除水分子
        continue
    for atom in residue:
        atoms.append(atom)

# 可视化结构
fig = plt.figure(figsize=(8, 8))
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.set_title(f'Chain {chain_id}')
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlabel('Z')

io = PDBIO()
io.set_structure(chain)
io.save(f'chain_{chain_id}.pdb')
pdb_file = f'chain_{chain_id}.pdb'
io = PDBIO()
io.set_structure(chain)
io.save(pdb_file, ChainSelector(chain_id))

from Bio.PDB.PDBIO import Select
from Bio.PDB.PDBParser import PDBParser
from Bio.PDB.Structure import Structure
from Bio.PDB.Residue import Residue
from Bio.PDB.Atom import Atom

class ChainSelector(Select):
    def __init__(self, chain_id):
        self.chain_id = chain_id

    def accept_chain(self, chain):
        if chain.get_id() == self.chain_id:
            return 1
        else:
            return 0

parser = PDBParser()
structure = parser.get_structure('1TIM', pdb_file)

# 提取第一个模型的第一个链的结构信息
chain_id = 'A'
chain = structure[0][chain_id]
atoms = []
for residue in chain:
    if residue.get_resname() == 'HOH':  # 去除水分子
        continue
    for atom in residue:
        atoms.append(atom)

# 可视化结构
fig = plt.figure(figsize=(8, 8))
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.set_title(f'Chain {chain_id}')
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlabel('Z')

for atom in atoms:
    ax.scatter(atom.get_coord()[0], atom.get_coord()[1], atom.get_coord()[2])

plt.show()

运行以上代码，即可生成一个3D图形，显示蛋白质的结构。