在蛋白质结构分析中，方向（direction）和方位（orientation）是描述相邻氨基酸（残基）之间相对空间关系的重要几何参数。可以通过原子坐标来计算相邻氨基酸之间的方向向量和方位关系。以下是这些概念的详细解释以及如何通过 PyTorch 来计算它们。
1. 方向 (Direction)
方向向量通常用于表示两个相邻氨基酸之间的位移。可以通过两个氨基酸的 α 碳（CαCα）原子坐标来定义：
这个方向向量从前一个氨基酸的 CαCα 原子指向下一个氨基酸的 CαCα 原子，表示两个残基之间的几何方向。
2. 方位 (Orientation)
方位不仅仅描述相邻残基之间的距离，还描述它们之间的相对旋转或空间取向。可以通过以下两种方式定义：
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主链平面之间的夹角：由 Nn, Cαn, Cn 和 Nn+1原子形成的二面角来描述两个相邻残基之间的相对取向。即，二面角（如前面提到的 Phi (ϕ) 和 Psi (ψ）用于量化主链在空间中的扭转。
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残基的局部坐标系：通过定义每个残基的局部坐标系来描述残基的方位，例如使用 Cα、C、N 和 O的坐标来建立局部坐标系。
