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