| 1 | #!/usr/bin/perl | 
|---|
| 2 |  | 
|---|
| 3 | ############################################################################# | 
|---|
| 4 | #                                                                           # | 
|---|
| 5 | # File:    arb_sativa.pl                                                    # | 
|---|
| 6 | # Purpose: Adapter script for SATIVA taxonomy validation pipeline           # | 
|---|
| 7 | #                                                                           # | 
|---|
| 8 | # Author: Alexey Kozlov (alexey.kozlov@h-its.org)                           # | 
|---|
| 9 | #         2015 HITS gGmbH / Exelixis Lab                                    # | 
|---|
| 10 | #         http://h-its.org  http://www.exelixis-lab.org/                    # | 
|---|
| 11 | #                                                                           # | 
|---|
| 12 | ############################################################################# | 
|---|
| 13 |  | 
|---|
| 14 | use strict; | 
|---|
| 15 | use warnings; | 
|---|
| 16 | # use diagnostics; | 
|---|
| 17 |  | 
|---|
| 18 | BEGIN { | 
|---|
| 19 | if (not exists $ENV{'ARBHOME'}) { die "Environment variable \$ARBHOME has to be defined"; } | 
|---|
| 20 | my $arbhome = $ENV{'ARBHOME'}; | 
|---|
| 21 | push @INC, "$arbhome/lib"; | 
|---|
| 22 | push @INC, "$arbhome/PERL_SCRIPTS/lib"; | 
|---|
| 23 | 1; | 
|---|
| 24 | } | 
|---|
| 25 |  | 
|---|
| 26 | use ARB; | 
|---|
| 27 | use tools; | 
|---|
| 28 |  | 
|---|
| 29 | my $sativa_home = $ENV{'ARBHOME'}.'/lib/sativa'; | 
|---|
| 30 | my ($start_time, $trainer_time, $mislabels_time); | 
|---|
| 31 |  | 
|---|
| 32 | # ------------------------------------------------------------ | 
|---|
| 33 |  | 
|---|
| 34 | sub expectEntry($$) { | 
|---|
| 35 | my ($gb_father,$key) = @_; | 
|---|
| 36 | my $gb = ARB::search($gb_father, $key, 'NONE'); | 
|---|
| 37 | defined $gb || die "Expected entry '$key' in '".ARB::get_db_path($gb_father)."'"; | 
|---|
| 38 | return $gb; | 
|---|
| 39 | } | 
|---|
| 40 |  | 
|---|
| 41 | # ----------------------- | 
|---|
| 42 |  | 
|---|
| 43 | sub exportTaxonomy($$$$$\@) { | 
|---|
| 44 | my ($seq_file,$tax_file,$tax_field,$sp_field,$marked_only,@marklist_r) = @_; | 
|---|
| 45 |  | 
|---|
| 46 | open(TAXFILE,'>'.$tax_file) || die "can't open '$tax_file' (Reason: $!)"; | 
|---|
| 47 | # open(SEQFILE,'>'.$seq_file) || die "can't open '$seq_file' (Reason: $!)"; | 
|---|
| 48 |  | 
|---|
| 49 | my $gb_main = ARB::open(":","r"); | 
|---|
| 50 | $gb_main || expectError('db connect (no running ARB?)'); | 
|---|
| 51 |  | 
|---|
| 52 | dieOnError(ARB::begin_transaction($gb_main), 'begin_transaction'); | 
|---|
| 53 |  | 
|---|
| 54 | for (my $gb_species = BIO::first_species($gb_main); | 
|---|
| 55 | $gb_species; | 
|---|
| 56 | $gb_species = BIO::next_species($gb_species)) | 
|---|
| 57 | { | 
|---|
| 58 | my $marked = ARB::read_flag($gb_species); | 
|---|
| 59 | if ($marked==1 || $marked_only==0) { | 
|---|
| 60 | my $acc_no = BIO::read_string($gb_species, "name"); | 
|---|
| 61 | $acc_no || expectError('read_string acc'); | 
|---|
| 62 | my $gb_field = ARB::entry($gb_species, $tax_field); | 
|---|
| 63 | if (not defined $gb_field) { | 
|---|
| 64 | print "WARNING: field ".$tax_field." is missing for sequence ".$acc_no."\n"; | 
|---|
| 65 | next; | 
|---|
| 66 | } | 
|---|
| 67 | my $tax = BIO::read_string($gb_species, $tax_field); | 
|---|
| 68 | $tax || expectError('read_string '.$tax_field); | 
|---|
| 69 | my $lineage = $tax; | 
|---|
| 70 | if (substr($lineage, -1) eq ';') { | 
|---|
| 71 | chop($lineage); | 
|---|
| 72 | } | 
|---|
| 73 | if ($sp_field) { | 
|---|
| 74 | my $species_name = BIO::read_string($gb_species, $sp_field); | 
|---|
| 75 | if (defined $species_name) { | 
|---|
| 76 | $lineage = $lineage.";".$species_name; | 
|---|
| 77 | } | 
|---|
| 78 | } | 
|---|
| 79 |  | 
|---|
| 80 | print TAXFILE $acc_no."\t".$lineage."\n"; | 
|---|
| 81 |  | 
|---|
| 82 | #           my $gb_ali = expectEntry($gb_species, 'ali_16s'); | 
|---|
| 83 | #           my $gb_data = expectEntry($gb_ali, 'data'); | 
|---|
| 84 | #           my $seq = ARB::read_string($gb_data); | 
|---|
| 85 |  | 
|---|
| 86 | #           print SEQFILE ">".$acc_no."\n"; | 
|---|
| 87 | #           print SEQFILE $seq."\n"; | 
|---|
| 88 |  | 
|---|
| 89 | push(@marklist_r, $acc_no); | 
|---|
| 90 | } | 
|---|
| 91 | } | 
|---|
| 92 |  | 
|---|
| 93 | ARB::commit_transaction($gb_main); | 
|---|
| 94 | ARB::close($gb_main); | 
|---|
| 95 |  | 
|---|
| 96 | close(TAXFILE); | 
|---|
| 97 | #  close(SEQFILE); | 
|---|
| 98 | } | 
|---|
| 99 |  | 
|---|
| 100 | # ------------------------------------------------------------ | 
|---|
| 101 |  | 
|---|
| 102 | sub cpu_has_feature($) { | 
|---|
| 103 | my ($feature) = @_; | 
|---|
| 104 | my $cmd; | 
|---|
| 105 | my $uname = `uname`; | 
|---|
| 106 | chomp($uname); | 
|---|
| 107 |  | 
|---|
| 108 | if ($uname eq "Darwin") { | 
|---|
| 109 | $cmd = "sysctl machdep.cpu.features"; | 
|---|
| 110 | } | 
|---|
| 111 | elsif ($uname eq "Linux") { | 
|---|
| 112 | $cmd = "grep flags /proc/cpuinfo"; | 
|---|
| 113 | } | 
|---|
| 114 | else { | 
|---|
| 115 | return 0; | 
|---|
| 116 | } | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 | `$cmd | grep -qi "$feature"`; | 
|---|
| 119 | return $? + 1; | 
|---|
| 120 | } | 
|---|
| 121 |  | 
|---|
| 122 | sub cpu_get_cores() { | 
|---|
| 123 | my $cores = 2; | 
|---|
| 124 | my $uname = `uname`; | 
|---|
| 125 | chomp($uname); | 
|---|
| 126 | if ($uname eq "Darwin") { | 
|---|
| 127 | $cores = `sysctl -n hw.ncpu`; | 
|---|
| 128 | } | 
|---|
| 129 | elsif ($uname eq "Linux") { | 
|---|
| 130 | $cores = `grep -c "^processor" /proc/cpuinfo`; | 
|---|
| 131 | } | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 | return $cores; | 
|---|
| 134 | } | 
|---|
| 135 |  | 
|---|
| 136 | sub runPythonPipeline($$$$$$$$$$) { | 
|---|
| 137 | my ($seq_file,$tax_file,$tax_code,$raxml_method,$num_reps,$conf_cutoff,$rand_seed,$rank_test,$verbose,$cores) = @_; | 
|---|
| 138 |  | 
|---|
| 139 | my $refjson_file = 'arb_export.json'; | 
|---|
| 140 | my $cfg_file = $sativa_home.'/epac.cfg.sativa'; | 
|---|
| 141 |  | 
|---|
| 142 | # auto-configure RAxML | 
|---|
| 143 | if ($cores == 0) { $cores = cpu_get_cores(); } | 
|---|
| 144 |  | 
|---|
| 145 | my $bindir = $ENV{'ARBHOME'}."/bin"; | 
|---|
| 146 | my $tmpdir = `pwd`; | 
|---|
| 147 | chomp($tmpdir); | 
|---|
| 148 |  | 
|---|
| 149 | my $stime = time; | 
|---|
| 150 |  | 
|---|
| 151 | my $sativa_cmd = $sativa_home.'/sativa.py'; | 
|---|
| 152 | my @args = ($sativa_cmd, '-t', $tax_file, '-s', $seq_file, '-c', $cfg_file, '-T', $cores, '-tmpdir', $tmpdir, | 
|---|
| 153 | '-N', $num_reps, '-x', $tax_code, '-m', $raxml_method, '-p', $rand_seed, '-C', $conf_cutoff); | 
|---|
| 154 | if ($rank_test == 1) { push(@args, "-ranktest"); } | 
|---|
| 155 | if ($verbose == 1) { push(@args, "-v"); } | 
|---|
| 156 | system(@args); | 
|---|
| 157 |  | 
|---|
| 158 | #  $trainer_time = time - $stime; | 
|---|
| 159 | } | 
|---|
| 160 |  | 
|---|
| 161 | # ------------------------------------------------------------ | 
|---|
| 162 |  | 
|---|
| 163 | sub deleteIfExists($$) { | 
|---|
| 164 | my ($father,$key) = @_; | 
|---|
| 165 |  | 
|---|
| 166 | my $gb_field = ARB::entry($father,$key); | 
|---|
| 167 | if (defined $gb_field) { | 
|---|
| 168 | my $error = ARB::delete($gb_field); | 
|---|
| 169 | if ($error) { die $error; } | 
|---|
| 170 | } | 
|---|
| 171 | } | 
|---|
| 172 |  | 
|---|
| 173 | sub importResults($$$$) { | 
|---|
| 174 | my ($res_file,$marked_only,$mark_misplaced,$field_suffix) = @_; | 
|---|
| 175 |  | 
|---|
| 176 | open(FILE,'<'.$res_file) || die "can't open '$res_file' (Reason: $!)"; | 
|---|
| 177 |  | 
|---|
| 178 | my %mis_map = (); | 
|---|
| 179 |  | 
|---|
| 180 | # skip the header | 
|---|
| 181 | my $header = <FILE>; | 
|---|
| 182 |  | 
|---|
| 183 | while (my $line = <FILE>) { | 
|---|
| 184 | chomp $line; | 
|---|
| 185 | my @fields = split "\t" , $line; | 
|---|
| 186 | my $seq_id = $fields[0]; | 
|---|
| 187 | my $lvl = $fields[1]; | 
|---|
| 188 | my $conf = $fields[4]; | 
|---|
| 189 | my $new_tax = $fields[6]; | 
|---|
| 190 | $mis_map{$seq_id} = {conf => $conf, new_tax => $new_tax, mis_lvl => $lvl}; | 
|---|
| 191 | if (scalar(@fields) == 9) { $mis_map{$seq_id}{'rank_conf'} = $fields[8]; } | 
|---|
| 192 | } | 
|---|
| 193 | close(FILE); | 
|---|
| 194 |  | 
|---|
| 195 | my $gb_main = ARB::open(":","rw"); | 
|---|
| 196 | $gb_main || expectError('db connect (no running ARB?)'); | 
|---|
| 197 |  | 
|---|
| 198 | dieOnError(ARB::begin_transaction($gb_main), 'begin_transaction'); | 
|---|
| 199 |  | 
|---|
| 200 | my $count = 0; | 
|---|
| 201 | for (my $gb_species = BIO::first_species($gb_main); | 
|---|
| 202 | $gb_species; | 
|---|
| 203 | $gb_species = BIO::next_species($gb_species)) | 
|---|
| 204 | { | 
|---|
| 205 | my $error; | 
|---|
| 206 | my $name = BIO::read_string($gb_species, "name"); | 
|---|
| 207 | $name || expectError('read_string name'); | 
|---|
| 208 | my $marked = ARB::read_flag($gb_species); | 
|---|
| 209 | if (defined $mis_map{$name}) { | 
|---|
| 210 | $error = BIO::write_int($gb_species, "sativa_mislabel_flag".$field_suffix, 1); | 
|---|
| 211 | if ($error) { die $error; } | 
|---|
| 212 | $error = BIO::write_string($gb_species, "sativa_tax".$field_suffix, $mis_map{$name}{'new_tax'}); | 
|---|
| 213 | if ($error) { die $error; } | 
|---|
| 214 | $error = BIO::write_float($gb_species, "sativa_seqmis_conf".$field_suffix, $mis_map{$name}{'conf'}); | 
|---|
| 215 | if ($error) { die $error; } | 
|---|
| 216 | $error = BIO::write_string($gb_species, "sativa_mislabel_level".$field_suffix, $mis_map{$name}{'mis_lvl'}); | 
|---|
| 217 | if ($error) { die $error; } | 
|---|
| 218 | if (exists $mis_map{$name}{'rank_conf'}) { | 
|---|
| 219 | $error = BIO::write_string($gb_species, "sativa_rankmis_conf".$field_suffix, $mis_map{$name}{'rank_conf'}); | 
|---|
| 220 | if ($error) { die $error; } | 
|---|
| 221 | } | 
|---|
| 222 |  | 
|---|
| 223 | if ($mark_misplaced==1) { ARB::write_flag($gb_species, 1); } | 
|---|
| 224 | $count++; | 
|---|
| 225 | } | 
|---|
| 226 | elsif ($marked==1 || $marked_only==0) { | 
|---|
| 227 | $error = BIO::write_int($gb_species, "sativa_mislabel_flag".$field_suffix, 0); | 
|---|
| 228 | if ($error) { die $error; } | 
|---|
| 229 |  | 
|---|
| 230 | #           deleteIfExists($gb_species, "sativa_tax"); | 
|---|
| 231 | #           deleteIfExists($gb_species, "sativa_conf"); | 
|---|
| 232 | #           deleteIfExists($gb_species, "sativa_seqmis_conf"); | 
|---|
| 233 | #           deleteIfExists($gb_species, "sativa_mislabel_level"); | 
|---|
| 234 | #           deleteIfExists($gb_species, "sativa_misrank_conf"); | 
|---|
| 235 |  | 
|---|
| 236 | if ($mark_misplaced==1) { ARB::write_flag($gb_species, 0); } | 
|---|
| 237 | } | 
|---|
| 238 | } | 
|---|
| 239 |  | 
|---|
| 240 | print "\nMislabels found: $count\n\n"; | 
|---|
| 241 | ARB::commit_transaction($gb_main); | 
|---|
| 242 | ARB::close($gb_main); | 
|---|
| 243 | } | 
|---|
| 244 |  | 
|---|
| 245 |  | 
|---|
| 246 | # ------------------------------------------------------------ | 
|---|
| 247 |  | 
|---|
| 248 | sub die_usage($) { | 
|---|
| 249 | my ($err) = @_; | 
|---|
| 250 | print "Purpose: Run SATIVA taxonomy validation pipeline\n"; | 
|---|
| 251 | print "and import results back into ARB\n"; | 
|---|
| 252 | print "Usage: arb_sativa.pl [--marked-only] [--mark-misplaced] [--rank-test] [--verbose] tax_field tax_code num_reps raxml_method conf_cutoff rand_seed cores species_field\n"; | 
|---|
| 253 | print "       tax_field         Field contatining full (original) taxonomic path (lineage)\n"; | 
|---|
| 254 | print "       species_field     Field containing species name\n"; | 
|---|
| 255 | print "       --marked-only     Process only species that are marked in ARB (default: process all)\n"; | 
|---|
| 256 | print "       --mark-misplaced  Mark putatively misplaced species in ARB upon completion\n"; | 
|---|
| 257 | print "       --rank-test       Test for misplaced higher ranks\n"; | 
|---|
| 258 | print "\n"; | 
|---|
| 259 | die "Error: $err\n"; | 
|---|
| 260 | } | 
|---|
| 261 |  | 
|---|
| 262 | sub main() { | 
|---|
| 263 | my $args = scalar(@ARGV); | 
|---|
| 264 | if ($args<1) { die_usage('Missing arguments'); } | 
|---|
| 265 |  | 
|---|
| 266 | my $tax_file      = 'sativa_in.tax'; | 
|---|
| 267 | my $seq_file      = 'sativa_in.phy'; | 
|---|
| 268 | my $res_file      = 'sativa_in.mis'; | 
|---|
| 269 |  | 
|---|
| 270 | my $marked_only = 0; | 
|---|
| 271 | my $mark_misplaced = 0; | 
|---|
| 272 | my $rank_test = 0; | 
|---|
| 273 | my $verbose = 0; | 
|---|
| 274 |  | 
|---|
| 275 | while (substr($ARGV[0],0,2) eq '--') { | 
|---|
| 276 | my $arg = shift @ARGV; | 
|---|
| 277 | if ($arg eq '--marked-only') { $marked_only = 1; } | 
|---|
| 278 | elsif ($arg eq '--mark-misplaced') { $mark_misplaced = 1; } | 
|---|
| 279 | elsif ($arg eq '--rank-test') { $rank_test = 1; } | 
|---|
| 280 | elsif ($arg eq '--verbose') { $verbose = 1; } | 
|---|
| 281 | else { die_usage("Unknown switch '$arg'"); } | 
|---|
| 282 | $args--; | 
|---|
| 283 | } | 
|---|
| 284 |  | 
|---|
| 285 | my $tax_field  = shift @ARGV; | 
|---|
| 286 | my $tax_code = shift @ARGV; | 
|---|
| 287 | my $num_reps = shift @ARGV; | 
|---|
| 288 | my $raxml_method = shift @ARGV; | 
|---|
| 289 | my $conf_cutoff = shift @ARGV; | 
|---|
| 290 | my $rand_seed = shift @ARGV; | 
|---|
| 291 | my $cores = shift @ARGV; | 
|---|
| 292 | my $species_field = shift @ARGV; | 
|---|
| 293 |  | 
|---|
| 294 | my $field_suffix = $tax_field; | 
|---|
| 295 | $field_suffix =~ s/^tax\_//g; | 
|---|
| 296 | $field_suffix = "_".$field_suffix; | 
|---|
| 297 |  | 
|---|
| 298 | my @marklist = {}; | 
|---|
| 299 |  | 
|---|
| 300 | $start_time = time; | 
|---|
| 301 |  | 
|---|
| 302 | exportTaxonomy($seq_file,$tax_file,$tax_field,$species_field,$marked_only,@marklist); | 
|---|
| 303 |  | 
|---|
| 304 | runPythonPipeline($seq_file,$tax_file,$tax_code,$num_reps,$raxml_method,$conf_cutoff,$rand_seed,$rank_test,$verbose,$cores); | 
|---|
| 305 |  | 
|---|
| 306 | importResults($res_file,$marked_only,$mark_misplaced,$field_suffix); | 
|---|
| 307 |  | 
|---|
| 308 | my $total_time = time - $start_time; | 
|---|
| 309 | #  print "Elapsed time: $total_time s (trainer: $trainer_time s, find_mislabels: $mislabels_time s)\n\n"; | 
|---|
| 310 |  | 
|---|
| 311 | print "Done!\n\n"; | 
|---|
| 312 | } | 
|---|
| 313 |  | 
|---|
| 314 | main(); | 
|---|
| 315 |  | 
|---|