Molecular 3D Renderer

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利用POV-Ray光线追踪技术,从SMILES字符串或PDB结构生成高质量的3D球棍分子渲染图。

mol-resander.

功能概述

mol-resander.是一项面向实际任务的技能,主要用于Generate 高品质的3D球棒型PNG图像,来自SMILES字符串或PDB结构,由POV-Ray射线跟踪制成.;Dependency.;

核心要点

  • Requireddt:. .rdkit — SMILES 剖析 & 3D c。
  • 它将相关步骤、工具调用和结果整理方式集中到统一流程中,帮助使用者更快完成目标并减少重复操作。
  • 使用时应结合输入条件选择合适的执行方式,核对必要参数、依赖环境与输出内容,并按原始要求处理异常情况。

使用与执行

从功能定位来看,该技能强调把分散的操作要求整理成清晰、可复用的处理流程,使用户能够围绕既定目标快速准备输入、选择执行方式并获得结构化结果。实际使用前应先确认任务范围、数据来源、运行环境、必要权限和关键参数,再依据技能说明逐步执行;若输入条件不完整,应先补齐信息或采用保守配置,避免因错误假设导致结果偏离需求。

结果检查与注意事项

执行过程中需要关注工具调用是否成功、接口或依赖是否可用、输出格式是否符合预期,并对异常提示、缺失字段和边界情况进行处理;涉及批量任务时,还应保存进度,避免中断后重复操作。该技能适合用于一次性任务,也可以接入自动化工作流,与其他技能或上层代理配合完成更完整的业务链路;在组合使用时,应明确每一步的输入输出关系,并避免不同步骤之间出现参数冲突。

mol-render

从 SMILES 字符串或 PDB 结构生成高质量的 3D 球棍模型 PNG 图像,使用 POV-Ray 进行光线追踪渲染。

依赖项

必需依赖:

  • rdkit — 用于 SMILES 解析与 3D 构象生成
  • numpy — 用于坐标变换
  • povray — 光线追踪渲染器

可选依赖(仅 PDB 模式):

  • biopython — 用于 PDB 文件解析

安装方法:

pip install rdkit numpy
apt-get install -y povray

# 如需支持 PDB 模式:
pip install biopython

用法

SMILES 模式

python3 scripts/smiles_to_3d.py "SMILES" -o output.png

参数说明:

  • SMILES — (位置参数)SMILES 字符串(必需)
  • -o, --output — 输出 PNG 文件路径(默认:molecule.png)
  • --bg — 背景颜色:black / white / blue(默认:blue)
  • --no-hydrogen — 隐藏氢原子
  • --kekulize — 将芳香键转换为交替的单/双键形式

示例:

# 乙醇
python3 scripts/smiles_to_3d.py "CCO" -o ethanol.png

# 苯(白色背景,凯库勒式)
python3 scripts/smiles_to_3d.py "c1ccccc1" -o benzene.png --bg white --kekulize

# 咖啡因
python3 scripts/smiles_to_3d.py "CN1C=NC2=C1C(=O)N(C(=O)N2C)C" -o caffeine.png

# 阿司匹林(不显示氢原子)
python3 scripts/smiles_to_3d.py "CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(=O)O" -o aspirin.png --no-hydrogen

PDB 模式

python3 scripts/pdb_to_3d.py --pdb  -o output.png

参数说明:

  • --pdb — PDB 文件路径或 4 位 PDB ID(将自动从 RCSB 下载)(必需)
  • -o, --output — 输出 PNG 文件路径(默认:pdb_molecule.png)
  • --chain — 指定链(例如:A)
  • --residues — 残基范围(例如:1-50 或 10,20,30-40)
  • --ligand-only — 仅渲染配体(HETATM 记录,排除水分子)
  • --no-hydrogen — 隐藏氢原子
  • --no-water / --keep-water — 过滤/保留水分子(默认:过滤)
  • --bg — 背景颜色:black / white / blue(默认:blue)
  • --view — 观察角度:auto / side / top / front,或以度为单位的 θ,φ(默认:auto)
  • --resolution — 分辨率缩放因子,例如 0.5 表示半分辨率,2.0 表示双分辨率(默认:1.0)
  • --sphere-scale — 覆盖球体尺寸缩放因子(默认:自动计算)
  • --bond-radius — 覆盖键半径(默认:自动计算)

示例:

# 从 RCSB 下载并渲染 G-四链体结构
python3 scripts/pdb_to_3d.py --pdb 1KF1 --no-hydrogen -o g4.png

# 侧视图
python3 scripts/pdb_to_3d.py --pdb 1KF1 --no-hydrogen --view side -o g4_side.png

# 仅配体
python3 scripts/pdb_to_3d.py --pdb 1KF1 --ligand-only -o ligands.png

# 指定链与残基范围
python3 scripts/pdb_to_3d.py --pdb 1KF1 --chain A --residues 1-12 -o partial.png

# 使用本地 PDB 文件
python3 scripts/pdb_to_3d.py --pdb structure.pdb -o out.png

# 大型蛋白(降低分辨率)
python3 scripts/pdb_to_3d.py --pdb 2HYY --no-hydrogen --resolution 0.5 -o protein.png

输出结果

  • 1200×1200 PNG 图像,采用 POV-Ray 光线追踪渲染
  • 使用 CPK 颜色方案(C=深灰,O=红,N=蓝,H=白,P=橙,S=黄,K=紫,……)
  • 芳香键在 SMILES 模式下以实线+虚线组合方式呈现
  • 双键以两条平行实线呈现
  • --kekulize 选项将芳香键转换为交替的单/双键形式
  • 金属离子按其离子半径显示为大球体,不绘制配位键
  • 自动选择最佳观察角度(基于 PCA)
  • 对大分子自动缩放球体与键的尺寸
  • 默认过滤水分子(PDB 模式)

已知限制

  • 超大分子(>2000 个原子)渲染可能较慢(建议使用 --resolution 0.5)
  • PDB 模式中所有化学键均以单键形式渲染(不区分双键或芳香键)
  • 不渲染金属配位键
  • 必须已安装 POV-Ray(运行 which povray 可验证)
  • biopython 仅在 PDB 模式下需要(可选依赖)

许可证

MIT

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