Merge branch 'develop' into features/JAL-518_justify_seqs_in_region
[jalview.git] / src / jalview / ws / dbsources / EBIAlfaFold.java
index e3687bd..6b27488 100644 (file)
  */
 package jalview.ws.dbsources;
 
+import java.io.File;
+import java.io.FileInputStream;
+import java.io.FileNotFoundException;
+import java.io.IOException;
+import java.io.InputStream;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Date;
+import java.util.HashMap;
+import java.util.List;
+import java.util.Map;
+
+import org.json.simple.JSONArray;
+import org.json.simple.JSONObject;
+import org.json.simple.parser.ParseException;
+
+import com.stevesoft.pat.Regex;
+
 import jalview.api.FeatureSettingsModelI;
+import jalview.bin.Console;
 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
 import jalview.datamodel.AlignmentI;
+import jalview.datamodel.ContactMatrixI;
 import jalview.datamodel.DBRefEntry;
-import jalview.datamodel.DBRefSource;
+import jalview.datamodel.GroupSet;
 import jalview.datamodel.PDBEntry;
-import jalview.datamodel.PDBEntry.Type;
 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
 import jalview.datamodel.SequenceI;
-import jalview.datamodel.features.SequenceFeaturesI;
+import jalview.gui.Desktop;
 import jalview.io.DataSourceType;
 import jalview.io.FileFormat;
 import jalview.io.FileFormatI;
 import jalview.io.FormatAdapter;
 import jalview.io.PDBFeatureSettings;
-import jalview.structure.StructureImportSettings;
-import jalview.util.HttpUtils;
+import jalview.structure.StructureImportSettings.TFType;
+import jalview.structure.StructureMapping;
+import jalview.structure.StructureSelectionManager;
 import jalview.util.MessageManager;
-import jalview.ws.ebi.EBIFetchClient;
+import jalview.util.Platform;
+import jalview.ws.datamodel.alphafold.PAEContactMatrix;
 import jalview.ws.utils.UrlDownloadClient;
 
-import java.io.File;
-import java.util.ArrayList;
-import java.util.List;
-
-import com.stevesoft.pat.Regex;
-
 /**
  * @author JimP
  * 
@@ -60,6 +74,8 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
 
   private static final int PDB_ID_LENGTH = 4;
 
+  private static String AF_VERSION = "3";
+
   public EBIAlfaFold()
   {
     super();
@@ -111,9 +127,24 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
     return "1";
   }
 
-  public static String getAlphaFoldCifDownloadUrl(String id)
+  public static String getAlphaFoldCifDownloadUrl(String id, String vnum)
+  {
+    if (vnum == null || vnum.length() == 0)
+    {
+      vnum = AF_VERSION;
+    }
+    return "https://alphafold.ebi.ac.uk/files/" + id + "-model_v" + vnum
+            + ".cif";
+  }
+
+  public static String getAlphaFoldPaeDownloadUrl(String id, String vnum)
   {
-    return "https://alphafold.ebi.ac.uk/files/" + id + "-model_v1.cif";
+    if (vnum == null || vnum.length() == 0)
+    {
+      vnum = AF_VERSION;
+    }
+    return "https://alphafold.ebi.ac.uk/files/" + id
+            + "-predicted_aligned_error_v" + vnum + ".json";
   }
 
   /*
@@ -145,12 +176,12 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
 
     if (!isValidReference(id))
     {
-      System.err.println(
-              "(AFClient) Ignoring invalid pdb query: '" + id + "'");
+      jalview.bin.Console.errPrintln(
+              "(AFClient) Ignoring invalid alphafold query: '" + id + "'");
       stopQuery();
       return null;
     }
-    String alphaFoldCif = getAlphaFoldCifDownloadUrl(id);
+    String alphaFoldCif = getAlphaFoldCifDownloadUrl(id, AF_VERSION);
     if (retrievalUrl != null)
     {
       alphaFoldCif = retrievalUrl;
@@ -159,6 +190,8 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
     try
     {
       File tmpFile = File.createTempFile(id, ".cif");
+      Console.debug("Retrieving structure file for " + id + " from "
+              + alphaFoldCif);
       UrlDownloadClient.download(alphaFoldCif, tmpFile);
 
       // may not need this check ?
@@ -167,6 +200,7 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
       {
         return null;
       }
+      // TODO Get the PAE file somewhere around here and remove from JmolParser
 
       pdbAlignment = importDownloadedStructureFromUrl(alphaFoldCif, tmpFile,
               id, chain, getDbSource(), getDbVersion());
@@ -177,6 +211,8 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
                 "exception.no_pdb_records_for_chain", new String[]
                 { id, ((chain == null) ? "' '" : chain) }));
       }
+      // done during structure retrieval
+      // retrieve_AlphaFold_pAE(id, pdbAlignment, retrievalUrl);
 
     } catch (Exception ex) // Problem parsing PDB file
     {
@@ -187,6 +223,296 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
   }
 
   /**
+   * get an alphafold pAE for the given id and return the File object of the
+   * downloaded (temp) file
+   * 
+   * @param id
+   * @param pdbAlignment
+   * @param retrievalUrl
+   *          - URL of .mmcif from EBI-AlphaFold - will be used to generate the
+   *          pAE URL automatically
+   * @throws IOException
+   * @throws Exception
+   */
+  public static File fetchAlphaFoldPAE(String id, String retrievalUrl)
+          throws IOException
+  {
+    // import PAE as contact matrix - assume this will work if there was a
+    // model
+    String paeURL = getAlphaFoldPaeDownloadUrl(id, AF_VERSION);
+
+    if (retrievalUrl != null)
+    {
+      // manufacture the PAE url from a url like ...-model-vN.cif
+      paeURL = retrievalUrl.replace("model", "predicted_aligned_error")
+              .replace(".cif", ".json");
+    }
+
+    // check the cache
+    File pae = paeDownloadCache.get(paeURL);
+    if (pae != null && pae.exists() && (new Date().getTime()
+            - pae.lastModified()) < PAE_CACHE_STALE_TIME)
+    {
+      Console.debug(
+              "Using existing file in PAE cache for '" + paeURL + "'");
+      return pae;
+    }
+
+    try
+    {
+      pae = File.createTempFile(id == null ? "af_pae" : id, "pae_json");
+    } catch (IOException e)
+    {
+      e.printStackTrace();
+    }
+    Console.debug("Downloading pae from " + paeURL + " to " + pae.toString()
+            + "");
+    try
+    {
+      UrlDownloadClient.download(paeURL, pae);
+    } catch (IOException e)
+    {
+      throw e;
+    }
+    // cache and it if successful
+    paeDownloadCache.put(paeURL, pae);
+    return pae;
+  }
+
+  /**
+   * get an alphafold pAE for the given id, and add it to sequence 0 in
+   * pdbAlignment (assuming it came from structurefile parser).
+   * 
+   * @param id
+   * @param pdbAlignment
+   * @param retrievalUrl
+   *          - URL of .mmcif from EBI-AlphaFold - will be used to generate the
+   *          pAE URL automatically
+   * @throws IOException
+   * @throws Exception
+   */
+  public static void retrieve_AlphaFold_pAE(String id,
+          AlignmentI pdbAlignment, String retrievalUrl) throws IOException
+  {
+    File pae = fetchAlphaFoldPAE(id, retrievalUrl);
+    addAlphaFoldPAE(pdbAlignment, pae, 0, null, false, false, null);
+  }
+
+  public static void addAlphaFoldPAE(AlignmentI pdbAlignment, File pae,
+          int index, String id, boolean isStruct, boolean isStructId,
+          String label)
+  {
+    FileInputStream paeInput = null;
+    try
+    {
+      paeInput = new FileInputStream(pae);
+    } catch (FileNotFoundException e)
+    {
+      Console.error(
+              "Could not find pAE file '" + pae.getAbsolutePath() + "'", e);
+      return;
+    }
+
+    if (isStruct)
+    {
+      // ###### WRITE A TEST for this bit of the logic addAlphaFoldPAE with
+      // different params.
+      StructureSelectionManager ssm = StructureSelectionManager
+              .getStructureSelectionManager(Desktop.instance);
+      if (ssm != null)
+      {
+        String structFilename = isStructId ? ssm.findFileForPDBId(id) : id;
+        addPAEToStructure(ssm, structFilename, pae, label);
+      }
+
+    }
+    else
+    {
+      // attach to sequence?!
+      try
+      {
+        if (!importPaeJSONAsContactMatrixToSequence(pdbAlignment, paeInput,
+                index, id, label))
+        {
+          Console.warn("Could not import contact matrix from '"
+                  + pae.getAbsolutePath() + "' to sequence.");
+        }
+      } catch (IOException e1)
+      {
+        Console.error("Error when importing pAE file '"
+                + pae.getAbsolutePath() + "'", e1);
+      } catch (ParseException e2)
+      {
+        Console.error("Error when parsing pAE file '"
+                + pae.getAbsolutePath() + "'", e2);
+      }
+    }
+
+  }
+
+  public static void addPAEToStructure(StructureSelectionManager ssm,
+          String structFilename, File pae, String label)
+  {
+    FileInputStream paeInput = null;
+    try
+    {
+      paeInput = new FileInputStream(pae);
+    } catch (FileNotFoundException e)
+    {
+      Console.error(
+              "Could not find pAE file '" + pae.getAbsolutePath() + "'", e);
+      return;
+    }
+    if (ssm == null)
+    {
+      ssm = StructureSelectionManager
+              .getStructureSelectionManager(Desktop.instance);
+    }
+    if (ssm != null)
+    {
+      StructureMapping[] smArray = ssm.getMapping(structFilename);
+
+      try
+      {
+        if (!importPaeJSONAsContactMatrixToStructure(smArray, paeInput,
+                label))
+        {
+          Console.warn("Could not import contact matrix from '"
+                  + pae.getAbsolutePath() + "' to structure.");
+        }
+      } catch (IOException e1)
+      {
+        Console.error("Error when importing pAE file '"
+                + pae.getAbsolutePath() + "'", e1);
+      } catch (ParseException e2)
+      {
+        Console.error("Error when parsing pAE file '"
+                + pae.getAbsolutePath() + "'", e2);
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * parses the given pAE matrix and adds it to sequence 0 in the given
+   * alignment
+   * 
+   * @param pdbAlignment
+   * @param pae_input
+   * @return true if there was a pAE matrix added
+   * @throws ParseException
+   * @throws IOException
+   * @throws Exception
+   */
+  public static boolean importPaeJSONAsContactMatrixToSequence(
+          AlignmentI pdbAlignment, InputStream pae_input, int index,
+          String seqId, String label) throws IOException, ParseException
+  {
+    SequenceI sequence = null;
+    if (seqId == null)
+    {
+      int seqToGet = index > 0 ? index : 0;
+      sequence = pdbAlignment.getSequenceAt(seqToGet);
+    }
+    if (sequence == null)
+    {
+      SequenceI[] sequences = pdbAlignment.findSequenceMatch(seqId);
+      if (sequences == null || sequences.length < 1)
+      {
+        Console.warn("Could not find sequence with id '" + seqId
+                + "' to attach pAE matrix to. Ignoring matrix.");
+        return false;
+      }
+      else
+      {
+        sequence = sequences[0]; // just use the first sequence with this seqId
+      }
+    }
+    if (sequence == null)
+    {
+      return false;
+    }
+    return importPaeJSONAsContactMatrixToSequence(pdbAlignment, pae_input,
+            sequence, label);
+  }
+
+  public static boolean importPaeJSONAsContactMatrixToSequence(
+          AlignmentI pdbAlignment, InputStream pae_input,
+          SequenceI sequence, String label)
+          throws IOException, ParseException
+  {
+    JSONObject paeDict = parseJSONtoPAEContactMatrix(pae_input);
+    if (paeDict == null)
+    {
+      Console.debug("JSON file did not parse properly.");
+      return false;
+    }
+    ContactMatrixI matrix = new PAEContactMatrix(sequence,
+            (Map<String, Object>) paeDict);
+
+    AlignmentAnnotation cmannot = sequence.addContactList(matrix);
+    if (label != null)
+      cmannot.label = label;
+    pdbAlignment.addAnnotation(cmannot);
+
+    return true;
+  }
+
+  public static JSONObject parseJSONtoPAEContactMatrix(
+          InputStream pae_input) throws IOException, ParseException
+  {
+    Object paeJson = Platform.parseJSON(pae_input);
+    JSONObject paeDict = null;
+    if (paeJson instanceof JSONObject)
+    {
+      paeDict = (JSONObject) paeJson;
+    }
+    else if (paeJson instanceof JSONArray)
+    {
+      JSONArray jsonArray = (JSONArray) paeJson;
+      if (jsonArray.size() > 0)
+        paeDict = (JSONObject) jsonArray.get(0);
+    }
+
+    return paeDict;
+  }
+
+  // ###### TEST THIS
+  public static boolean importPaeJSONAsContactMatrixToStructure(
+          StructureMapping[] smArray, InputStream paeInput, String label)
+          throws IOException, ParseException
+  {
+    boolean someDone = false;
+    for (StructureMapping sm : smArray)
+    {
+      boolean thisDone = importPaeJSONAsContactMatrixToStructure(sm,
+              paeInput, label);
+      someDone |= thisDone;
+    }
+    return someDone;
+  }
+
+  public static boolean importPaeJSONAsContactMatrixToStructure(
+          StructureMapping sm, InputStream paeInput, String label)
+          throws IOException, ParseException
+  {
+    JSONObject pae_obj = parseJSONtoPAEContactMatrix(paeInput);
+    if (pae_obj == null)
+    {
+      Console.debug("JSON file did not parse properly.");
+      return false;
+    }
+
+    SequenceI seq = sm.getSequence();
+    ContactMatrixI matrix = new PAEContactMatrix(seq,
+            (Map<String, Object>) pae_obj);
+    AlignmentAnnotation cmannot = sm.getSequence().addContactList(matrix);
+    /* this already happens in Sequence.addContactList()
+     seq.addAlignmentAnnotation(cmannot);
+     */
+    return true;
+  }
+
+  /**
    * general purpose structure importer - designed to yield alignment useful for
    * transfer of annotation to associated sequences
    * 
@@ -206,8 +532,10 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
     String file = tmpFile.getAbsolutePath();
     // todo get rid of Type and use FileFormatI instead?
     FileFormatI fileFormat = FileFormat.MMCif;
-    AlignmentI pdbAlignment = new FormatAdapter().readFile(tmpFile,
-            DataSourceType.FILE, fileFormat);
+    TFType tempfacType = TFType.PLDDT;
+    AlignmentI pdbAlignment = new FormatAdapter().readFile(tmpFile, file,
+            DataSourceType.FILE, fileFormat, tempfacType);
+
     if (pdbAlignment != null)
     {
       List<SequenceI> toremove = new ArrayList<SequenceI>();
@@ -220,7 +548,6 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
           if (pid.getFile() == file)
           {
             chid = pid.getChainCode();
-
           }
         }
         if (chain == null || (chid != null && (chid.equals(chain)
@@ -313,13 +640,13 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
   @Override
   public String getTestQuery()
   {
-    return "1QIP";
+    return "AF-O15552-F1";
   }
 
   @Override
   public String getDbName()
   {
-    return "PDB"; // getDbSource();
+    return "ALPHAFOLD"; // getDbSource();
   }
 
   @Override
@@ -343,4 +670,9 @@ public class EBIAlfaFold extends EbiFileRetrievedProxy
     return new PDBFeatureSettings();
   }
 
+  // days * 86400000
+  private static final long PAE_CACHE_STALE_TIME = 1 * 86400000;
+
+  private static Map<String, File> paeDownloadCache = new HashMap<>();
+
 }