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全面了解 pdbfixer：修复和优化 PDB 文件的强大工具

创作时间:

作者:

@小白创作中心

全面了解 pdbfixer：修复和优化 PDB 文件的强大工具

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/GHZ2443063059/article/details/146495609

一、什么是 pdbfixer？

pdbfixer 是一个用于修复和优化 PDB（Protein Data Bank）文件的工具。PDB 文件用于存储蛋白质、核酸等生物分子及其三维结构数据，它们是分子建模、模拟以及其他生物学和化学分析中非常重要的文件格式。由于实验数据在获取时的种种限制（如X射线晶体学或NMR技术无法提供完整的结构信息），许多 PDB 文件可能存在缺失的残基、非标准残基或原子，甚至错误的结构。pdbfixer 通过自动化修复这些问题，生成一个完整、可靠、适合后续分析和模拟的 PDB 文件。它是基于 Python 的工具，用户可以在命令行中使用，也可以通过 Python 脚本调用，便于集成到更大的生物学分析工作流程中。

pdbfixer 的核心功能

pdbfixer 提供了一些强大的功能，能够自动化修复 PDB 文件中的常见问题。以下是它的主要功能：

修复缺失的残基和原子

PDB 文件有时会缺少某些氨基酸、核苷酸等生物分子残基。实验数据往往无法捕捉到完整的蛋白质结构，特别是在动态结构或不完整的实验数据中。pdbfixer 可以识别和填补这些缺失的残基和原子，确保结构的完整性。

修复缺失的氨基酸或核苷酸：补充缺失的链段。
添加氢原子：通常氢原子不会在X射线晶体学或NMR中直接可见，但它们对模拟非常重要，pdbfixer 可以自动添加缺失的氢原子。

处理非标准残基

有时在蛋白质或核酸中，某些残基可能是非标准的。例如，某些药物分子或自定义残基可能与标准残基不同。pdbfixer 能够识别这些非标准残基，并用标准残基替换它们，从而避免在后续的模拟和分析中出现问题。

修复不合规的键和几何结构

有些 PDB 文件可能包含不合理的几何结构或键长/角度异常。通过 pdbfixer，这些问题可以被自动识别并修复。比如：

修复不自然的键长和角度
纠正不合理的立体结构

去除不需要的水分子和离子

有时 PDB 文件中包含一些无关的水分子、离子或其他杂质。pdbfixer 可以帮助你删除这些不需要的分子，使文件更干净、更专注于目标分子。

PDB 文件格式转换

pdbfixer 还能够转换 PDB 文件，以便与不同的分子模拟软件兼容。例如，可以将文件转化为 OpenMM、GROMACS 等格式，确保其可以被各种模拟工具使用。

二、安装 pdbfixer

你可以通过 conda 或 pip 来安装 pdbfixer，具体取决于你的工作环境和需求。

使用 Conda 安装

Conda 是一个非常适合管理 Python 环境和依赖的包管理工具。如果你使用的是 Conda 环境，可以通过以下命令安装 pdbfixer：

conda install pdbfixer

使用 Pip 安装

如果你不使用 Conda，可以通过 pip 来安装：

pip install pdbfixer

当然，涉及到国外资源库的，所在的网络环境可能会受到访问限制，需要去修改对应的更改为国内镜像源。

三、如何使用 pdbfixer

命令行使用方法

直接运行 pdbfixer 可直接运行处一个网站信息

PDBFixer running: http://localhost:8000

浏览器直接访问即可（切记不可以关闭，命令框，否则这个网页会失效）

安装完成后，你可以在命令行中直接使用 pdbfixer 进行一系列的操作。以下是常见的命令行操作：

修复 PDB 文件：运行以下命令来修复你的 PDB 文件：

pdbfixer example.pdb

这将自动修复 example.pdb 文件中的常见问题，并生成一个修复后的文件。

这里也可以直接通过运行出来的网站，用可视化的方式来进行修复
帮助命令：查看 pdbfixer 的可用选项：

pdbfixer --help

Python 脚本使用方法 —— 适用于一次性修复多个 1000个以上的大量蛋白文件。

你也可以在 Python 中使用 pdbfixer 进行更复杂的处理。以下是一个 Python 示例，展示如何使用 pdbfixer 来修复 PDB 文件：

import pdbfixer
from openmm.app import PDBFile

# 读取 PDB 文件
fixer = pdbfixer.PDBFixer('example.pdb')

# 修复缺失的残基、原子等
fixer.findMissingResidues()
fixer.findNonstandardResidues()
fixer.replaceNonstandardResidues()
fixer.findMissingAtoms()
fixer.addMissingAtoms()
fixer.addMissingHydrogens()

# 保存修复后的 PDB 文件
with open('fixed_example.pdb', 'w') as f:
    PDBFile.writeFile(fixer.topology, fixer.positions, f)