目录
- 一、单个子结构搜索与展示
- 1.判断是否包含子结构
- 2.搜索并返回子结构
- 3.获取匹配的原子和索引
- 4.绘制子结构
- 二、多个子结构搜索与展示
- 1.搜索并返回所有子结构
- 2.获取匹配的原子和索引
- 3.设置原子和键的颜色
- 4.绘制多个子结构
一、单个子结构搜索与展示
首先初始化一个分子，并设置一个要搜索的SMARTS/SMILES
>>> from rdkit import Chem
>>> from rdkit.Chem.Draw import rdMolDraw2D
>>> mol = Chem.MolFromSmiles('Clc1c(Cl)c(O)ccc1O')
>>> patt = Chem.MolFromSmarts('ClccO')
1.判断是否包含子结构
-
通过SMARTS判断是否存在子结构：HasSubstructMatch(query, recursionPossible, useChirality, ...)
query：要搜索的SMARTS子结构
recursionPossible：允许递归查询，默认True
useChirality：匹配立体化学信息，默认False
>>> mol.HasSubstructMatch(patt)
True
2.搜索并返回子结构
-
返回匹配的子结构：GetSubstructMatch(query, useChirality, ...)
参数类似上面的函数
该函数只返回一个匹配的结构。返回值是一个整数元组
整数元组的每一位，依次对应SMARTS中的每个原子，每一位上的整数，代表原始分子中匹配的原子索引
>>> hit_at = mol.GetSubstructMatch(patt)
>>> print(hit_at)
(0, 1, 8, 9)
-
查看该子结构：MolFragmentToSmiles()
这只不过是一句正确的废话，根据SMRATS查询，返回的肯定是对应的结构了
>>> print(Chem.MolFragmentToSmiles(mol, atomsToUse=hit_at, rootedAtAtom=0))
>>> print(Chem.MolFragmentToSmiles(mol, atomsToUse=hit_at, rootedAtAtom=9))
ClccO
OccCl
3.获取匹配的原子和索引
- 创建hit_bond接收匹配上的键
- 遍历patt中的键：patt.GetBonds()
- 获取键两端的原子索引：bond.GetBeginAtomIdx()
- 通过hit_at映射，得到原始分子中对应的键：mol.GetBondBetweenAtoms()
- 获取键索引：Bond.GetIdx()
>>> hit_bond = []
>>> for bond in patt.GetBonds():
>>> aid1 = hit_at[bond.GetBeginAtomIdx()]
>>> aid2 = hit_at[bond.GetEndAtomIdx()]
>>> hit_bond.append(mol.GetBondBetweenAtoms(aid1, aid2).GetIdx())
>>> hit_bond
[0, 9, 8]
4.绘制子结构
- 创建一个画板：MolDraw2DSVG，或MolDraw2DCairo
-
在画板中绘制：PrepareAndDrawMolecule(drawer, mol, highlightAtoms, highlightBonds, confId,...)
drawer：画板
mol：mol对象
highlightAtoms/Bonds：高亮的原子/键
confID：绘制的第几个构象 - 保存png图片：WriteDrawingText()
>>> d = rdMolDraw2D.MolDraw2DCairo(500, 500)
>>> rdMolDraw2D.PrepareAndDrawMolecule(d, mol, highlightAtoms=list(hit_at), highlightBonds=hit_bond)
>>> d.FinishDrawing()
>>> d.WriteDrawingText('data/sigle_highlighted.png')
-
查看效果
绘制单个匹配子结构
二、多个子结构搜索与展示
和上面流程一样，先初始化mol和patt
>>> mol = Chem.MolFromSmiles('Clc1c(Cl)c(O)ccc1O')
>>> patt = Chem.MolFromSmarts('ClccO')
1.搜索并返回所有子结构
-
返回所有所有子结构：GetSubstructMatches(query, uniquify, useChirality, maxMatches, ...)
uniquify：检测是否唯一
maxMatches：返回的最大匹配的子结构数量
>>> hit_ats = mol.GetSubstructMatches(patt)
>>> print(hit_ats)
((0, 1, 8, 9), (3, 2, 4, 5))
2.获取匹配的原子和索引
- 思路和上面基本一致，获取所有匹配的键
>>> bond_lists = []
>>> for i, hit_at in enumerate(hit_ats):
>>> hit_at = list(hit_at)
>>> bond_list = []
>>> for bond in patt.GetBonds():
>>> a1 = hit_at[bond.GetBeginAtomIdx()]
>>> a2 = hit_at[bond.GetEndAtomIdx()]
>>> bond_list.append(mol.GetBondBetweenAtoms(a1, a2).GetIdx())
>>> bond_lists.append(bond_list)
>>> print(bond_lists)
[[0, 9, 8], [2, 3, 4]]
3.设置原子和键的颜色
- 使用不同颜色绘制不同的匹配结构
创建颜色的列表colours，列表中的每个元组代表（红绿蓝）的色彩信息
创建原子字典atom_cols，键为原子索引，值为色彩信息
同上创建键的字典bond_cols
并将原子和键汇总到atom_list和bond_list中
>>> colours = [(1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1)]
>>> atom_cols = {}
>>> bond_cols = {}
>>> atom_list = []
>>> bond_list = []
>>> for i, (hit_atom, hit_bond) in enumerate(zip(hit_ats, bond_lists)):
>>> hit_atom = list(hit_atom)
>>> for at in hit_atom:
>>> atom_cols[at] = colours[i%3]
>>> atom_list.append(at)
>>> for bd in hit_bond:
>>> bond_cols[bd] = colours[i%3]
>>> bond_list.append(bd)
>>> atom_cols
{0: (1, 0, 0),
1: (1, 0, 0),
8: (1, 0, 0),
9: (1, 0, 0),
3: (0, 1, 0),
2: (0, 1, 0),
4: (0, 1, 0),
5: (0, 1, 0)}
4.绘制多个子结构
- 创建画板：MolDraw2DSVG，或MolDraw2DCairo
-
在画板中绘制：PrepareAndDrawMolecule(drawer, mol, highlightAtoms, highlightBonds, highlightAtomColors, highlightBondColors, confId,...)
highlightAtoms/Bonds：高亮原子/键
highlightAtom/BondColors：显示的颜色
>>> d = rdMolDraw2D.MolDraw2DCairo(500, 500)
>>> rdMolDraw2D.PrepareAndDrawMolecule(d, mol, highlightAtoms=atom_list,
highlightAtomColors=atom_cols,
highlightBonds=bond_list,
highlightBondColors=bond_cols)
>>> with open('data/multi_highlighted.png', 'wb') as f:
>>> f.write(d.GetDrawingText())
-
查看效果
绘制多个匹配子结构
