Chimeraで動画を作る

UCSF Chimeraという分子構造可視化ソフトを使い、タンパク質の構造を表示させる方法を示す。

Chimeraはマウスでの操作にも対応しているので、マウスを利用して直感的に動画を作ることもできる。しかし、綺麗な動画を作るにはコマンドの使用を勧める（コマンド一覧）。

ここでは、細胞内の小器官、ミトコンドリアに存在するATP合成酵素を例に動画を作成する。ATP合成酵素はミトコンドリアの内膜に存在するタンパク質で、呼吸鎖のタンパク質が作る電気化学ポテンシャルを利用して、ADPと無機リン酸からATPを作り出す。F1は大きく分けて、可溶性部分のF1と膜に埋まったFo部分からなる。今回は、F1を構成するサブユニットの１つ、beta、に着目し、beta上でSNP（1塩基多型）によってアミノ酸が変化する残基の位置を示す。ここで使わているATP合成酵素のpdbファイル（1E74)には合計９つのサブユニットが含まれる。alphaとbetaが3つずつ、そしてgamma、delta、epsilonが１つずつある。

全体の流れ

1. pdbファイルの取得

2. サブユニットの色付けと向きの調整、基質の表示

3. betaとgammaサブユニットのみの表示

4. beta上でSNPによるアミノ酸置換が起こる位置

5. 4の状態を回転して表示

以下にスクリプトを示す。

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#This scripts creats a movie that shows SNP positions in the beta subunit of F1-ATPase

#Fetch a pdb file

open 1e79

#Set window size

windowsize 600 480

#Show the model in interactive 1 mode

preset apply int 1

#Show objects bound to ATP synthase in ball and stick model

represent bs ligand

#Delete epsilon and delta subunit

delete :.h :.i

#display alpha, beta and gamma in different color. @ca means backbone carbon.

color cyan :.d@ca :.e@ca :.f@ca

color green :.g

color purple :.a@ca :.b@ca :.c@ca

#Rotate ATP synthase counterclockwise so that the gamma subunit becomes verticle

roll z 1 90; wait

#Bring the protein to center and rescale

focus

#Rotate ATP synthase from left to right

roll y 1 70;wait

wait 25

#Remove all chains except g and f, which is beta(TP)

delete :.a :.b :.c

wait 50

delete :.e :.d

wait 50

wait 25

#render ATP surgace

surf ligand

wait 50

#Select SNPs and show them as pink spheres

show :4.F,12.F,58.F,84.F,224.f,265.f,443.f,472.f 

represent sphere :4.F,12.F,58.F,84.F,224.f,265.f,443.f,472.f

color hot pink :4.f :12.f :58.f :84.f :224.f :265.f :443.f :472.f

#Bring beta and gamma to center

focus

wait 25

#display residue numbers

rlabel :4.F,12.F,58.F,84.F,224.F,265.F,443.F,472.F

wait 25

#Rotate gamma and beta_TP to show SNP positions

roll y 1 720;wait

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動画を作成するときは、動画にしたい部分をmovie recordとmovie stopのコマンドではさみ込むと良い。

# start capturing frames, in .png format

movie record fformat png

<a series of action>

# stop recording frames

movie stop

# write status information to reply log

movie status

# encode a movie in mp4 format from recorded frames

movie encode mformat mp4 output C:\Users\xxxx\yyyyy.mp4

#xxx is a folder name and yyyy is a file name. Make sure to have a folder named xxxx before you make a movie. 

問題点（2012年2月2日時点）

movieコマンで作ることができる動画の容量に制限がある模様。例えば、上記のF1の動画作成のスクリプトも一度に全行程の動画を作ることができない。細切れの動画を作成し、それをWindows Movie Makerで結合する必要があった。