source: branches/items/GDE/SATIVA/sativa/epac/msa.py

Last change on this file was 14544, checked in by akozlov, 9 years ago
File size: 7.5 KB
Line 
1#! /usr/bin/env python
2import sys
3import os
4import json
5import operator
6import time
7from ete2 import Tree, SeqGroup
8from config import EpacConfig
9from subprocess import call
10
11class hmmer:
12    def __init__(self, config, refalign = None, query = None, refprofile = None, discard = None, seqs = None, minp = 0.9):
13        self.cfg = config
14        self.refalign = refalign
15        self.query = query
16        self.refprofile = refprofile
17        self.hmmbuildpath = config.hmmer_home + "/hmmbuild"
18        self.hmmalignpath = config.hmmer_home + "/hmmalign"
19        if self.refprofile == None:
20            self.refprofile = config.tmp_fname("%NAME%.hmm")
21        self.stockname = config.tmp_fname("%NAME%.stock")
22        self.trimed = config.tmp_fname("%NAME%.trimed.afa")
23        self.output = config.tmp_fname("%NAME%.aligned.afa")
24        self.merged = config.tmp_fname("%NAME%.merged.afa")
25        self.discardpath = discard
26        self.seqs = seqs
27        self.minp = minp
28        self.minl = 100
29   
30    def _remove(self, filename):
31        if os.path.exists(filename):
32            os.remove(filename)
33   
34    def __del__(self):
35        self._remove(self.stockname)
36        self._remove(self.trimed)
37        self._remove(self.output)
38   
39    def __processHMMseq(self, seqin):
40        newseq = ""
41        for s in seqin:
42            if s == ".":
43                pass
44            elif s == "-":
45                newseq = newseq + s
46            elif s.isupper():
47                newseq = newseq + s
48        return newseq
49   
50    def build_hmm_profile(self, informat="afa"):
51        #hmmbuild --informat afa refotu.hmm ref_outs_547.fas
52        call_str = [self.hmmbuildpath, "--symfrac", "0.0", "--informat", informat, self.refprofile, self.refalign]
53        if self.cfg.verbose:
54            print "\n" + ' '.join(call_str) + "\n"
55        call(call_str) #, stdout=open(os.devnull, "w"), stderr=subprocess.STDOUT)
56        return self.refprofile
57
58    def hmm_align(self):
59        #hmmalign -o 454.stock refotu.hmm 454input.fna.min100.fasta
60        call_str = [self.hmmalignpath,"-o", self.stockname, self.refprofile, self.query]
61        if self.cfg.verbose:
62            print "\n" + ' '.join(call_str) + "\n"
63        call(call_str) #, stdout=open(os.devnull, "w"), stderr=subprocess.STDOUT)
64        return self.stockname
65   
66    def get_hmm_refalignment(self):
67        sites = []
68        hmp = open(self.refprofile)
69        l = hmp.readline()
70        start = False
71        while l!="":
72            if l.startswith("//"):
73                break
74            if start:
75                l = l.strip()
76                ll = l.split()
77                usedsite = int(ll[5])
78                sites.append(usedsite)
79                l = hmp.readline()
80                l = hmp.readline()
81            else:
82                if l.startswith("HMM "):
83                    start = True
84                    l = hmp.readline()
85                    l = hmp.readline()
86                    l = hmp.readline()
87                    l = hmp.readline()
88            l = hmp.readline()
89        hmp.close()
90        align = SeqGroup(self.refalign)
91        fout = open(self.trimed, "w")
92        for entr in align.get_entries():
93            fout.write(">" + entr[0] + "\n")
94            for pos in sites:
95                fout.write(entr[1][pos-1])
96            fout.write("\n")
97        fout.close()
98        return self.trimed, len(sites)
99
100    def parse_HMM(self, l_ref):
101        """stock format"""
102        cnt = 0
103        fin = open(self.stockname)
104        line = fin.readline()
105        seqs = {}
106        while line!="":
107            if line.startswith("//"):
108                break
109            elif line.startswith("#=GS"):
110                cnt = 0
111                pass
112            elif line.startswith("#"):
113                pass
114            elif line.startswith("\n"):
115                cnt = cnt + 1
116            else:
117                line = line.strip()
118                if cnt == 1:
119                    l2 = line.split()
120                    ss = self.__processHMMseq(l2[1])
121                    seqs[l2[0]] = ss
122                else:
123                    l2 = line.split()
124                    seq = seqs[l2[0]]
125                    ss = self.__processHMMseq(l2[1])
126                    seqs[l2[0]] = seq + ss
127            line = fin.readline()
128        fin.close()
129        fout = open(self.output, "w")
130        foutdiscard = open(self.discardpath, "w")
131        for key in seqs.keys():
132           
133            #key is the sequence name which is the id
134            numleft = count_non_gap(seqs[key])
135            numall = len(self.seqs.get_seq(key))
136           
137            if numall > 0:
138                pleft = float(numleft) / float(numall)
139            else:
140                pleft = 0
141           
142            if numleft >= self.minl and pleft >= self.minp:
143                fout.write(">" + key + "\n")
144                seq = seqs[key]
145                lappd = l_ref - len(seq)
146                if lappd > 0:
147                    appd = "-" * lappd
148                    seq = seq + appd
149                elif lappd < 0:
150                    print("Warning: query sequence > ref sequence")
151           
152                fout.write(seq + "\n")
153            else:
154                foutdiscard.write(">" + key + "\n")
155        fout.close()
156        return self.output
157
158    def hmm_alignment(self, ref_align, query, outfolder, lmin = 100):
159        if not os.path.exists(self.refprofile):
160            self.build_hmm_profile()
161        self.hmm_align()
162        final_ref, ref_len = self.trim_refalign_hmm()
163        final_query = self.parse_HMM(l_ref = ref_len, minl = lmin)
164
165    def align(self):
166        #aquire reference alignment that hmm would use
167        refaln, numsite = self.get_hmm_refalignment()
168        #alignment
169        self.hmm_align()
170        #process alignment
171        queryaln = self.parse_HMM(l_ref = numsite)
172        #merge refrence and query alignment
173        merge_alignment(aln1 = refaln, aln2 = queryaln, fout = self.merged, numsites = numsite)
174        return self.merged
175
176
177class muscle:
178    def __init__(self, config):
179        self.cfg = config
180        self.musclepath = config.muscle_home + "/muscle"
181        self.outname = config.tmp_fname("%NAME%.afa")
182   
183    def merge(self, aln1, aln2):
184        #muscle -profile -in1 existing_msa.afa -in2 new_seq.fa -out combined.afa
185        call_str = [self.musclepath,"-profile", "-in1", aln1, "-in2", aln2, "-out", self.outname]
186        if self.cfg.debug:
187            print "\n" + ' '.join(call_str) + "\n"
188        call(call_str)
189        return self.outname
190
191
192def merge_alignment(aln1, aln2, fout, numsites):
193    seqs1 = SeqGroup(aln1)
194    seqs2 = SeqGroup(aln2)
195    if len(seqs1) == 0 or len(seqs2) == 0:
196        print("No sequences aligned! ")
197        sys.exit()
198    with open(fout, "w") as fo:
199        for seq in seqs1.iter_entries():
200            if len(seq[1].strip()) == numsites:
201                fo.write(">" + seq[0] + "\n" + seq[1] + "\n")
202            else:
203                print("Error in alignment ....")
204                sys.exit()
205        for seq in seqs2.iter_entries():
206            if len(seq[1].strip()) == numsites:
207                fo.write(">" + seq[0] + "\n" + seq[1] + "\n")
208            else:
209                print("Error in alignment ....")
210                sys.exit()
211
212
213def count_non_gap(seqin):
214    cnt = 0
215    for s in seqin:
216        if s!="-":
217            cnt = cnt + 1
218    return cnt
219
220
221if __name__ == "__main__":
222    print("This is main")
223    cfg = EpacConfig()
224    hm = hmmer(config = cfg, refalign = "example/t1_trimed.fa")
225    #trimed = hm.process_ref_alignment()
226    pf = hm.build_hmm_profile()
227    print(pf)
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.