文章目录 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))ClccOOccCl 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
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
本文参考自rdkit官方文档。
代码及源文件在这里。