Msa类处理多序列比对数据

2023-11-08 17:12
文章标签 数据 处理 序列 msa

本文主要是介绍Msa类处理多序列比对数据,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

同源搜索,多序列比对等都是常用的方式,但是有很多的软件可以实现这些同源搜索和多序列比对,但是不同的软件输出的文件格式却是不完全一致,有熟悉的FASTA格式的,也有A2M, A3M,stockholm等格式。

详细介绍:

https://github.com/soedinglab/hh-suite/wiki#multiple-sequence-alignment-formats

A3M格式文件示例:

  1. 每个序列都以 > 开头的行开始,并包含序列的标识信息。
  2. 在序列标识行之后,是与该序列相关的比对信息,通常使用字母来表示氨基酸或核酸。‘-’表示缺失,小写字母表示插入。

Stockholm格式文件示例:

import dataclasses
from typing import Sequence, Tuple
import string
import collections# Sequence 表示序列类型,内部的 Sequence[int] 表示整数序列。
# DeletionMatrix 表示一个由整数组成的二维数组。
DeletionMatrix = Sequence[Sequence[int]]### 1. 定义Msa类
# Python中,dataclass 是一个装饰器(Decorator),用于创建称为数据类(data class)的类。
# dataclass 装饰器自动生成一些特殊方法,如 __init__、__repr__、__eq__ 等,
# 减少了编写这些方法的样板代码。
@dataclasses.dataclass(frozen=True)
class Msa:"""Class representing a parsed MSA file."""## 初始化参数sequences: Sequence[str]deletion_matrix: DeletionMatrixdescriptions: Sequence[str]# __post_init__ 是Python数据类(data class)中的特殊方法,# 用于在创建数据类的实例之后进行进一步的初始化操作def __post_init__(self):if not (len(self.sequences) ==len(self.deletion_matrix) ==len(self.descriptions)):raise ValueError('All fields for an MSA must have the same length. 'f'Got {len(self.sequences)} sequences, 'f'{len(self.deletion_matrix)} rows in the deletion matrix and 'f'{len(self.descriptions)} descriptions.')def __len__(self):return len(self.sequences)def truncate(self, max_seqs: int):return Msa(sequences=self.sequences[:max_seqs],deletion_matrix=self.deletion_matrix[:max_seqs],descriptions=self.descriptions[:max_seqs])m_seq = ["AAALLL","AT-LAL","S-ALLI"] # 多序列比对后的数据m_del_matrix = [[0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0]]m_descriptions = ["seq1","seq2","seq3"]# 实例化
test_msa = Msa(m_seq, m_del_matrix, m_descriptions)
print(test_msa)
print(len(test_msa))
# 去除msa第三条序列
print(test_msa.truncate(2))### 2. 定义函数,解析fasta格式字符串
def parse_fasta(fasta_string: str) -> Tuple[Sequence[str], Sequence[str]]:"""Parses FASTA string and returns list of strings with amino-acid sequences.Arguments:fasta_string: The string contents of a FASTA file.Returns:A tuple of two lists:* A list of sequences.* A list of sequence descriptions taken from the comment lines. In thesame order as the sequences."""sequences = []descriptions = []index = -1for line in fasta_string.splitlines():line = line.strip()if line.startswith('>'):index += 1descriptions.append(line[1:])  # Remove the '>' at the beginning.sequences.append('')continueelif not line:continue  # Skip blank lines.  sequences[index] += linereturn sequences, descriptionswith open("test_aln.a3m") as f:a3m_string = f.read()
sequences, description = parse_fasta(a3m_string)print(sequences)
print(description)## 多序列比对a3m格式:
## 1. 每个序列都以 > 开头的行开始,并包含序列的标识信息。
## 2.在序列标识行之后,是与该序列相关的比对信息,通常使用字母来表示氨基酸或核酸。
##   ‘-’表示缺失,小写字母表示插入。### 3.定义函数,解析a3m格式的msa字符串,生成Msa实例,该函数调用parse_fasta函数
def parse_a3m(a3m_string: str) -> Msa:"""Parses sequences and deletion matrix from a3m format alignment.Args:a3m_string: The string contents of a a3m file. The first sequence in thefile should be the query sequence.Returns:A tuple of:* A list of sequences that have been aligned to the query. Thesemight contain duplicates.* The deletion matrix for the alignment as a list of lists. The elementat `deletion_matrix[i][j]` is the number of residues deleted fromthe aligned sequence i at residue position j.* A list of descriptions, one per sequence, from the a3m file."""sequences, descriptions = parse_fasta(a3m_string)deletion_matrix = []for msa_sequence in sequences:deletion_vec = []deletion_count = 0for j in msa_sequence:if j.islower():deletion_count += 1else:deletion_vec.append(deletion_count)deletion_count = 0deletion_matrix.append(deletion_vec)# Make the MSA matrix out of aligned (deletion-free) sequences.# string.ascii_lowercase, string模块提供的字符串常量,包含了所有小写字母的 ASCII 字符# str.maketrans 是 Python 字符串方法,用于创建一个字符映射表(translation table),# ''换成''并删除string.ascii_lowercasedeletion_table = str.maketrans('', '', string.ascii_lowercase)# str.translate 使用映射表执行字符转换(删除小写字母)aligned_sequences = [s.translate(deletion_table) for s in sequences]return Msa(sequences=aligned_sequences,deletion_matrix=deletion_matrix,descriptions=descriptions)with open("test_aln.a3m") as f:a3m_string = f.read()msa1 = parse_a3m(a3m_string)
print(msa1)### 4.定义函数, 解析stockholm格式的msa字符串,生成Msa实例
def parse_stockholm(stockholm_string: str) -> Msa:"""Parses sequences and deletion matrix from stockholm format alignment.Args:stockholm_string: The string contents of a stockholm file. The firstsequence in the file should be the query sequence.Returns:A tuple of:* A list of sequences that have been aligned to the query. Thesemight contain duplicates.* The deletion matrix for the alignment as a list of lists. The elementat `deletion_matrix[i][j]` is the number of residues deleted fromthe aligned sequence i at residue position j.* The names of the targets matched, including the jackhmmer subsequencesuffix."""## 有序字典,保持多序列比对中的序列顺序name_to_sequence = collections.OrderedDict()for line in stockholm_string.splitlines():line = line.strip()# 去除空行和注释行if not line or line.startswith(('#', '//')):continuename, sequence = line.split()if name not in name_to_sequence:name_to_sequence[name] = ''name_to_sequence[name] += sequencemsa = []deletion_matrix = []query = ''keep_columns = []for seq_index, sequence in enumerate(name_to_sequence.values()):## 第一行为query序列if seq_index == 0:# Gather the columns with gaps from the queryquery = sequencekeep_columns = [i for i, res in enumerate(query) if res != '-']# Remove the columns with gaps in the query from all sequences.aligned_sequence = ''.join([sequence[c] for c in keep_columns])msa.append(aligned_sequence)# Count the number of deletions w.r.t. query.deletion_vec = []deletion_count = 0# query序列相对于每一个同源序列,氨基酸位置的缺失情况,累加连续缺失for seq_res, query_res in zip(sequence, query):                    if seq_res != '-' or query_res != '-':                if query_res == '-':deletion_count += 1else:deletion_vec.append(deletion_count)deletion_count = 0deletion_matrix.append(deletion_vec)return Msa(sequences=msa,deletion_matrix=deletion_matrix,descriptions=list(name_to_sequence.keys()))with open("test_aln.stockholm") as f:stockholm_string = f.read()
print(stockholm_string)msa2 = parse_stockholm(stockholm_string) 
print(msa2)## 注:parse_stockholm 和 parse_a3m 函数生成Msa对象中,
##    deletion_matrix中在查询序列deletion位置填上缺失的个数,
##    下一个氨基酸位置的0跳过,所以总长度相等
##    如函数输入msa中第一条序列(query序列)为:“A--CE-H”, 则函数输出的第一条序列为:“ACEH”, 
##    deletion_matrix的第一个元素为:[0,2,0,1]

这篇关于Msa类处理多序列比对数据的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


原文地址:
本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.chinasem.cn/article/371309

相关文章

使用Python将JSON,XML和YAML数据写入Excel文件

《使用Python将JSON,XML和YAML数据写入Excel文件》JSON、XML和YAML作为主流结构化数据格式,因其层次化表达能力和跨平台兼容性,已成为系统间数据交换的通用载体,本文将介绍如何... 目录如何使用python写入数据到Excel工作表用Python导入jsON数据到Excel工作表用

Mysql如何将数据按照年月分组的统计

《Mysql如何将数据按照年月分组的统计》:本文主要介绍Mysql如何将数据按照年月分组的统计方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录mysql将数据按照年月分组的统计要的效果方案总结Mysql将数据按照年月分组的统计要的效果方案① 使用 DA

resultMap如何处理复杂映射问题

《resultMap如何处理复杂映射问题》:本文主要介绍resultMap如何处理复杂映射问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录resultMap复杂映射问题Ⅰ 多对一查询:学生——老师Ⅱ 一对多查询:老师——学生总结resultMap复杂映射问题

鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法

《鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法》:本文主要介绍鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录1.配置权限 应用级权限和系统级权限2.配置网络请求的代码3.下载在Entry中 下载AxIOS4.封装Htt

Python获取中国节假日数据记录入JSON文件

《Python获取中国节假日数据记录入JSON文件》项目系统内置的日历应用为了提升用户体验,特别设置了在调休日期显示“休”的UI图标功能,那么问题是这些调休数据从哪里来呢?我尝试一种更为智能的方法:P... 目录节假日数据获取存入jsON文件节假日数据读取封装完整代码项目系统内置的日历应用为了提升用户体验,

Python FastAPI+Celery+RabbitMQ实现分布式图片水印处理系统

《PythonFastAPI+Celery+RabbitMQ实现分布式图片水印处理系统》这篇文章主要为大家详细介绍了PythonFastAPI如何结合Celery以及RabbitMQ实现简单的分布式... 实现思路FastAPI 服务器Celery 任务队列RabbitMQ 作为消息代理定时任务处理完整

C#使用SQLite进行大数据量高效处理的代码示例

《C#使用SQLite进行大数据量高效处理的代码示例》在软件开发中,高效处理大数据量是一个常见且具有挑战性的任务,SQLite因其零配置、嵌入式、跨平台的特性,成为许多开发者的首选数据库,本文将深入探... 目录前言准备工作数据实体核心技术批量插入:从乌龟到猎豹的蜕变分页查询:加载百万数据异步处理:拒绝界面

Springboot处理跨域的实现方式(附Demo)

《Springboot处理跨域的实现方式(附Demo)》:本文主要介绍Springboot处理跨域的实现方式(附Demo),具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不... 目录Springboot处理跨域的方式1. 基本知识2. @CrossOrigin3. 全局跨域设置4.

Java利用JSONPath操作JSON数据的技术指南

《Java利用JSONPath操作JSON数据的技术指南》JSONPath是一种强大的工具,用于查询和操作JSON数据,类似于SQL的语法,它为处理复杂的JSON数据结构提供了简单且高效... 目录1、简述2、什么是 jsONPath?3、Java 示例3.1 基本查询3.2 过滤查询3.3 递归搜索3.4

MySQL大表数据的分区与分库分表的实现

《MySQL大表数据的分区与分库分表的实现》数据库的分区和分库分表是两种常用的技术方案,本文主要介绍了MySQL大表数据的分区与分库分表的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有... 目录1. mysql大表数据的分区1.1 什么是分区?1.2 分区的类型1.3 分区的优点1.4 分