分子生物学动画制作（上）：从 PDB 到 3D 动画的工作流
生物学视觉传达（二）：分子生物学的动画制作（上）
犹他大学 iwasa 在 iBiology 视频中分享分子生物学 3D 动画工作流：流程为梳理故事→明确受众→故事板→录制旁白→建立分子模型→动画制作→合成（后两步留待下集）。
iwasa（犹他大学生物化学系）将分子动画流程概括为：梳理过程/故事 → 明确受众 → 故事板（storyboard） → 录制旁白 → 建立分子模型 → 动画制作 → 合成（compositing），后两步留待下集。；3D 分子动画最适合机制理解深入、结构已知（有 PDB）、且随时间显著变化的进程；机制不确定或仅需高层面概览的过程更适合做 2D 插图/动画。；补充材料用动画应极简、配色与正文模型图一致、可不配旁白；面向大众或报告的动画则需叙事性强、加背景与标注（如 CRISPR 基因编辑从细胞缩放到细胞核、Cas9 切割 DNA），通常配旁白与音乐，时长多在 1 分钟以内。；分子模型从 PDB 数据库经 UCSF Chimera（或 PyMOL）导入，用 molmap 命令按链生成表面（分辨率 8 较合适）并导出为 .obj 供 3D 软件使用；PDB 内嵌的对称性信息可用于重建完整衣壳（如人腺病毒 6cgv）。；她建议无论最终是否用旁白都应尽早写出并录制，以锁定动画时序、减少软件内反复修改；故事板由手绘草图+文字说明（+旁白）组成，便于与合作的实验科学家提前校对。
- iwasa（犹他大学生物化学系）将分子动画流程概括为：梳理过程/故事 → 明确受众 → 故事板（storyboard） → 录制旁白 → 建立分子模型 → 动画制作 → 合成（compositing），后两步留待下集。
- 3D 分子动画最适合机制理解深入、结构已知（有 PDB）、且随时间显著变化的进程；机制不确定或仅需高层面概览的过程更适合做 2D 插图/动画。
- 补充材料用动画应极简、配色与正文模型图一致、可不配旁白；面向大众或报告的动画则需叙事性强、加背景与标注（如 CRISPR 基因编辑从细胞缩放到细胞核、Cas9 切割 DNA），通常配旁白与音乐，时长多在 1 分钟以内。
- 分子模型从 PDB 数据库经 UCSF Chimera（或 PyMOL）导入，用 molmap 命令按链生成表面（分辨率 8 较合适）并导出为 .obj 供 3D 软件使用；PDB 内嵌的对称性信息可用于重建完整衣壳（如人腺病毒 6cgv）。
- 她建议无论最终是否用旁白都应尽早写出并录制，以锁定动画时序、减少软件内反复修改；故事板由手绘草图+文字说明（+旁白）组成，便于与合作的实验科学家提前校对。
近年来，分子可视化经历了从静态模型图向三维动画的转变。早期软件在展示单体蛋白时已较成熟，但对病毒衣壳、核糖体等大型组装体，传统程序在高效表示、卡通渲染与子复合体选取等方面存在困难，为此为UCSF Chimera开发了多尺度扩展[1]。将分子建模接入专业三维动画软件被视为促进跨学科交流的可取路径，ePMV插件即尝试在统一界面中连接两者[2]。在细胞生物学领域，三维动画也被用来弥补静态模型图在表现分子运动与结构变化时的不足，相关讨论以dynein与中心粒为例展开了案例分析[3]。至此工具层面的桥梁已搭好，但日常项目中如何系统化组织从"故事"到"成片"的制作流程，仍缺乏清晰指引。
这段来自iBiology Techniques系列的19分钟视频，由犹他大学Animation Lab的Janet Iwasa主讲，梳理了分子动画制作的上半段流程。她将其概括为：梳理过程或故事、明确受众、故事板、录制旁白、建立分子模型、动画制作、合成，后两步留待下集。三维分子动画最适合机制深入、结构已知（已有PDB）且随时间显著变化的进程；机制不确定或只需高层面概览的过程，更适合二维插图或动画。补充材料中的动画应极简、配色与正文模型图一致、可不配旁白；面向大众的动画则需强叙事性、加背景与标注，例如展示CRISPR编辑时从细胞缩放到细胞核再到Cas9切割DNA的过程，通常配旁白与音乐，时长多在1分钟以内。她建议从PDB获取坐标，经UCSF Chimera或PyMOL导入，用molmap命令按链生成表面（分辨率8较合适）并导出为.obj供三维软件使用；PDB内嵌的对称性信息可重建完整衣壳，她以人腺病毒6cgv为例。她特别强调，无论最终是否使用旁白，都应尽早写出并录制，以锁定时序、减少软件内反复修改；故事板由手绘草图加文字说明（必要时附旁白）组成，便于与合作的实验科学家提前校对。
相对此前的工具工作，其贡献在于把分散环节整合为一套面向动画制作者的完整决策框架：从受众分析、故事板与旁白的早期规划，到分子模型准备与导出建议，使研究者不必深入软件就能选择合适的呈现形式。这一做法与ePMV将分子建模嵌入专业动画环境的思路[2]以及多尺度Chimera扩展对大型组装的处理[1]形成互补——前者解决"如何把分子搬进动画软件"的技术接口，本视频则补充了"在搬进去之前应该想清楚什么"的项目规划层面。Iwasa本人在iBiology系列中围绕该主题展开了多期讲解[4][5]，并曾用UCSF Chimera导出的肌动蛋白单体模型制作过动画[6]，其流程经过实际项目打磨。
不过视频仍存在局限：它只完成流程的前半段——动画制作与合成留待下集，镜头时长、转场、渲染与后期合成细节尚未涉及；三维软件的具体选择、操作技巧与团队协作模式也未深入。分辨率8等参数基于自身经验，是否对所有体系都合适、对不同受众是否需要进一步调整，仍有待后续案例验证。
- 1.Software extensions to UCSF chimera for interactive visualization of large molecular assemblies · Structure 2005
- 2.ePMV embeds molecular modeling into professional animation software environments · Structure 2011
- 3.Animating the model figure · Trends Cell Biol 2010
- 4.Janet Iwasa Part 1: Introduction to Visual Communication ... · ibiology.org 2026
- 5.Janet Iwasa Part 2: Animating Molecular Biology, Part I · ibiology.org 2026
- 6.Animations made with UCSF Chimera · cgl.ucsf.edu 2026
原文给出从 PDB 到 3D 分子动画的完整工作流和 Chimera molmap 等具体命令，读者可直接套用该流程制作分子动画。
来源：YouTube