RosettaScripts

RosettaScripts是一种脚本式的自定义模块，通常情况下在Rosetta中应用都是单独存在，需要用户去分别调用。为了满足用户想要同时运行多个脚本和修改多个参数的需求，就产生了基于XML的RosettaScripts。RosettaScripts相比于PyRosetta来说更简单，但是功能确实非常强大的，并且有大量的相关的文献。Rosetta的最新版本中使用Pyrosetta可以运行完整的RosettaScript。

RosettaScripts 的组成

RosettaScripts 的骨架：

<ROSETTASCRIPTS>
    <SCOREFXNS>
    </SCOREFXNS>
    <RESIDUE_SELECTORS>
    </RESIDUE_SELECTORS>
    <TASKOPERATIONS>
    </TASKOPERATIONS>
    <SIMPLE_METRICS>
    </SIMPLE_METRICS>
    <FILTERS>
    </FILTERS>
    <MOVERS>
    </MOVERS>
    <PROTOCOLS>
    </PROTOCOLS>
    <OUTPUT />
</ROSETTASCRIPTS>

上述个模块所表达的意思：

• ScoreFunctions：通过物理和统计能量项来评估pose的能量得分
• ResidueSelectors：根据一些标准来选择pose中的氨基酸残基
• TaskOperations：控制侧链的组装和设计
• SimpleMetrics：返回pose的一些度量值，可以是数字，字符串等
• Filters: 为了提升效率，需要在早期采样中对结果进行评估，抛弃一些不合理的结构
• Movers: 对pose进行操作，通常使用apply()进行操作
• Protocols: 使用上述的哪一个方法对pose进行操作
• Output: 输出

    <SCOREFXNS>
    </SCOREFXNS>

    <SCOREFXNS/>

上面的两种方式是等价的

RosettaScripts 的举例

<ROSETTASCRIPTS>
    <SCOREFXNS>
    </SCOREFXNS>
    <RESIDUE_SELECTORS>
        <CDR name="L1" cdrs="L1"/>
    </RESIDUE_SELECTORS>
    <MOVE_MAP_FACTORIES>
        <MoveMapFactory name="movemap_L1" bb="0" chi="0">
            <Backbone residue_selector="L1" />
            <Chi residue_selector="L1" />
        </MoveMapFactory>
    </MOVE_MAP_FACTORIES>
    <SIMPLE_METRICS>
        <TimingProfileMetric name="timing" />
        <SelectedResiduesMetric name="rosetta_sele" residue_selector="L1" rosetta_numbering="1"/>
        <SelectedResiduesPyMOLMetric name="pymol_selection" residue_selector="L1" />
        <SequenceMetric name="sequence" residue_selector="L1" />
        <SecondaryStructureMetric name="ss" residue_selector="L1" />
    </SIMPLE_METRICS>
    <MOVERS>
        <MinMover name="min_mover" movemap_factory="movemap_L1" tolerance=".1" /> 
        <RunSimpleMetrics name="run_metrics1" metrics="pymol_selection,sequence,ss,rosetta_sele" prefix="m1_" />
        <RunSimpleMetrics name="run_metrics2" metrics="timing,ss" prefix="m2_" />
    </MOVERS>
    <PROTOCOLS>
        <Add mover_name="run_metrics1"/>
        <Add mover_name="min_mover" />
        <Add mover_name="run_metrics2" />
    </PROTOCOLS>
</ROSETTASCRIPTS>

我们将其命名为 min_L1.xml ，然后使用pyrosetta去运行他

parser = RosettaScriptsParser()
protocol = parser.generate_mover("min_L1.xml")

protocol.apply(pose)

同样也可以再python中通过XMLObjects 将字符串转换成XML文件

min_L1 = """
<ROSETTASCRIPTS>
    <SCOREFXNS>
    </SCOREFXNS>
    <RESIDUE_SELECTORS>
        <CDR name="L1" cdrs="L1"/>
    </RESIDUE_SELECTORS>
    <MOVE_MAP_FACTORIES>
        <MoveMapFactory name="movemap_L1" bb="0" chi="0">
            <Backbone residue_selector="L1" />
            <Chi residue_selector="L1" />
        </MoveMapFactory>
    </MOVE_MAP_FACTORIES>
    <SIMPLE_METRICS>
        <TimingProfileMetric name="timing" />
        <SelectedResiduesMetric name="rosetta_sele" residue_selector="L1" rosetta_numbering="1"/>
        <SelectedResiduesPyMOLMetric name="pymol_selection" residue_selector="L1" />
        <SequenceMetric name="sequence" residue_selector="L1" />
        <SecondaryStructureMetric name="ss" residue_selector="L1" />
    </SIMPLE_METRICS>
    <MOVERS>
        <MinMover name="min_mover" movemap_factory="movemap_L1" tolerance=".1" /> 
        <RunSimpleMetrics name="run_metrics1" metrics="pymol_selection,sequence,ss,rosetta_sele" prefix="m1_" />
        <RunSimpleMetrics name="run_metrics2" metrics="timing,ss" prefix="m2_" />
    </MOVERS>
    <PROTOCOLS>
        <Add mover_name="run_metrics1"/>
        <Add mover_name="min_mover" />
        <Add mover_name="run_metrics2" />
    </PROTOCOLS>
</ROSETTASCRIPTS>
"""


xml = XmlObjects.create_from_string(min_L1)
protocol = xml.get_mover("ParsedProtocol")

protocol.apply(pose)

也可以通过XMLObjects 创建一个单独的section

L1_sele = XmlObjects.static_get_residue_selector('<CDR name="L1" cdrs="L1"/>')

创建的XML文件是这样的

<ROSETTASCRIPTS>
    <RESIDUE_SELECTORS>
        <CDR cdrs="L1" name="L1"/>
    </RESIDUE_SELECTORS>
    <PROTOCOLS/>
</ROSETTASCRIPTS>

总结

RosettaScripts 无论是在pyrosetta还是在rosetta中的使用频率都是非常之高的，如果关注Baker lab的文章的话，会发现当他们使用rosetta的时候，大部分都是以XML为基础将各种应用串起来的，例如 FastDesign,Motif-Graft等等，所以想要学好rosetta，XML的书写和使用是不能绕过的一步（这句话也是写给我自己的）。

参考

RosettaScripts更详细的解释和教程：Creating protocols with RosettaScripts (rosettacommons.org)，
知乎上的大神同样对此做了非常详尽的解释：RosettaScripts基础教程中译 - 知乎 (zhihu.com)