NGLView：Jupyter 中展示三维结构

NGLView 是 NGL Viewer 的 Jupyter 封装，让你在 Notebook 里交互式旋转、缩放、播放轨迹。它的价值不在于出版级配图（那是 PyMOL 的活），而在于分析过程中随时看一眼——算完 RMSD 发现异常，立刻把那几帧调出来看看发生了什么。

安装

pip install nglview
jupyter labextension install nglview-js-widgets   # JupyterLab 3 之前需要
# JupyterLab 4 / Notebook 7 通常装完即可用

装完若显示空白，多半是前端扩展没装好——这是它最常见的问题，重启内核并检查扩展状态。

基本用法

import nglview as nv

# 直接看 PDB（本地或联网）
view = nv.show_file("complex.pdb")
view = nv.show_pdbid("1ake")
view

# 与 MDAnalysis 联动看轨迹
import MDAnalysis as mda
import nglview as nv

u = mda.Universe("topology.pdb", "traj.dcd")
view = nv.show_mdanalysis(u)
view.clear_representations()
view.add_cartoon("protein", color="sstruc")
view.add_licorice("not protein and not water", radius=0.3)
view.add_ball_and_stick("resname MOL")
view.center("resname MOL")
view

# 与 MDTraj 联动
import mdtraj as md
t = md.load("traj.dcd", top="topology.pdb")
view = nv.show_mdtraj(t[::10])      # 抽帧，避免卡顿

常用表示与控制

方法	用途
add_cartoon	蛋白主链，color="sstruc" 按二级结构上色
add_licorice / add_ball_and_stick	小分子、侧链
add_surface	分子表面，opacity=0.4 看口袋形状
add_spacefill	空间填充，看堆积
add_contact	显示接触与氢键
add_label	残基标签
view.frame = n	跳到指定帧
view.download_image()	导出当前视图为 PNG

看口袋的一段实用配置

view = nv.show_file("complex.pdb")
view.clear_representations()
view.add_surface("protein", opacity=0.35, color="white",
                 surfaceType="av", probeRadius=1.4)
view.add_cartoon("protein", color="grey")
view.add_ball_and_stick("resname MOL", color="element")
view.add_licorice("protein and (resname MOL around 4.5)", color="cyan")
view.center("resname MOL")
view._remote_call("setSize", target="Widget", args=["800px", "600px"])
view

半透明表面 + 配体棒状是观察口袋形状与配体贴合程度最直观的组合。拿到对接结果先这样看一眼，能很快发现配体是否真的落在口袋里、有没有一半悬在溶剂中。

性能与局限

• 帧数要控制：几千帧的轨迹会让浏览器卡顿。用切片抽帧（t[::10]）或只加载感兴趣的片段。
• 原子数要控制：显示所有水分子会严重拖慢渲染，通常先去水。
• 不适合出版配图：分辨率与渲染质量不如 PyMOL 的 ray。定稿配图仍应回到 PyMOL（见 211《PyMOL 开源版》）。
• Notebook 导出问题：交互组件在导出的 HTML 或 GitHub 上通常不显示，分享时需另存静态图。

延伸资源

• 出版配图：211《PyMOL 开源版》；网页嵌入：213《3Dmol.js》；
• 轨迹分析：205《MDAnalysis》、206《MDTraj》。