binaries/src/globplot/GlobPlot.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2 # Copyright (C) 2003 Rune Linding - EMBL
   3 # GlobPlot TM
   4 # GlobPlot is licensed under the Academic Free license
   5
   6 from string import *
   7 from sys import argv
   8 import sys,re
   9 import os
  10 from os import system,popen3
  11
  12 relpath = re.sub("/GlobPipe.py$","",argv[0])
  13 newpath =os.getcwd()+"/"+relpath+"/biopython-1.50"
  14 sys.path.append(newpath)
  15
  16 import Bio
  17 from Bio import File
  18 from Bio import Fasta
  19 import fpformat
  20 import tempfile
  21 import math
  22
  23 # Russell/Linding
  24 RL = {'N':0.229885057471264,'P':0.552316012226663,'Q':-0.187676577424997,'A':-0.261538461538462,'R':-0.176592654077609, \
  25       'S':0.142883029808825,'C':-0.0151515151515152,'T':0.00887797506611258,'D':0.227629796839729,'E':-0.204684629516228, \
  26       'V':-0.386174834235195,'F':-0.225572305974316,'W':-0.243375458622095,'G':0.433225711769886,'H':-0.00121743364986608, \
  27       'Y':-0.20750516775322,'I':-0.422234699606962,'K':-0.100092289621613,'L':-0.337933495925287,'M':-0.225903614457831}
  28
  29 def Sum(seq,par_dict):
  30     sum = 0
  31     results = []
  32     raws = []
  33     sums = []
  34     p = 1
  35     for residue in seq:
  36         try:
  37             parameter = par_dict[residue]
  38         except:
  39             parameter = 0
  40         if p == 1:
  41             sum = parameter
  42         else:
  43             sum = sum + parameter#*math.log10(p)
  44         ssum = float(fpformat.fix(sum,10))
  45         sums.append(ssum)
  46         p +=1
  47     return sums
  48
  49 def getSlices(dydx_data, DOM_join_frame, DOM_peak_frame, DIS_join_frame, DIS_peak_frame):
  50     DOMslices = []
  51     DISslices = []
  52     in_DOMslice = 0
  53     in_DISslice = 0
  54     beginDOMslice = 0
  55     endDOMslice = 0
  56     beginDISslice = 0
  57     endDISslice = 0
  58     for i in range( len(dydx_data) ):
  59     #close dom slice
  60         if in_DOMslice and dydx_data[i] > 0:
  61             DOMslices.append([beginDOMslice, endDOMslice])
  62             in_DOMslice = 0
  63     #close dis slice
  64         elif in_DISslice and dydx_data[i] < 0:
  65             DISslices.append([beginDISslice, endDISslice])
  66             in_DISslice = 0
  67         # elseif inSlice expandslice
  68         elif in_DOMslice:
  69             endDOMslice += 1
  70         elif in_DISslice:
  71             endDISslice += 1
  72     # if not in slice and dydx !== 0 start slice
  73         if dydx_data[i] > 0 and not in_DISslice:
  74             beginDISslice = i
  75             endDISslice = i
  76             in_DISslice = 1
  77         elif dydx_data[i] < 0 and not in_DOMslice:
  78             beginDOMslice = i
  79             endDOMslice = i
  80             in_DOMslice = 1
  81     #last slice
  82     if in_DOMslice:
  83         DOMslices.append([beginDOMslice, endDOMslice])
  84     if in_DISslice:
  85         DISslices.append([beginDISslice,endDISslice])
  86     k = 0
  87     l = 0
  88     while k < len(DOMslices):
  89         if k+1 < len(DOMslices) and DOMslices[k+1][0]-DOMslices[k][1] < DOM_join_frame:
  90             DOMslices[k] = [ DOMslices[k][0], DOMslices[k+1][1] ]
  91             del DOMslices[k+1]
  92         elif DOMslices[k][1]-DOMslices[k][0]+1 < DOM_peak_frame:
  93             del DOMslices[k]
  94         else:
  95             k += 1
  96     while l < len(DISslices):
  97         if l+1 < len(DISslices) and DISslices[l+1][0]-DISslices[l][1] < DIS_join_frame:
  98             DISslices[l] = [ DISslices[l][0], DISslices[l+1][1] ]
  99             del DISslices[l+1]
 100         elif DISslices[l][1]-DISslices[l][0]+1 < DIS_peak_frame:
 101             del DISslices[l]
 102         else:
 103             l += 1
 104     return DOMslices, DISslices
 105
 106
 107 def SavitzkyGolay(window,derivative,datalist):
 108     SG_bin = relpath +'/'+ 'sav_gol -V0 '
 109     stdin, stdout, stderr = popen3(SG_bin + '-D' + str(derivative) + ' -n' + str(window)+','+str(window))
 110     for data in datalist:
 111         stdin.write(`data`+'\n')
 112     try:
 113         stdin.close()
 114     except:
 115         print stderr.readlines()
 116     results = stdout.readlines()
 117     stdout.close()
 118     SG_results = []
 119     for result in results:
 120         SG_results.append(float(fpformat.fix(result,6)))
 121     return SG_results
 122
 123
 124 def reportSlicesTXT(slices, sequence, maskFlag):
 125     if maskFlag == 'DOM':
 126         coordstr = 'GlobDoms '
 127     elif maskFlag == 'DIS':
 128         coordstr = 'Disorder '
 129     else:
 130         raise SystemExit
 131     if slices == []:
 132         #by default the sequence is in uppercase which is our search space
 133         s = sequence
 134     else:
 135         # insert seq before first slide
 136         if slices[0][0] > 0:
 137             s = sequence[0:slices[0][0]]
 138         else:
 139             s = ''
 140         for i in range(len(slices)):
 141             #skip first slice
 142             if i > 0:
 143                 coordstr = coordstr + ', '
 144             coordstr = coordstr + str(slices[i][0]+1) + '-' + str(slices[i][1]+1)
 145             #insert the actual slice
 146             if maskFlag == 'DOM':
 147                 s = s + lower(sequence[slices[i][0]:(slices[i][1]+1)])
 148                 if i < len(slices)-1:
 149                     s = s + upper(sequence[(slices[i][1]+1):(slices[i+1][0])])
 150                 #last slice
 151                 elif slices[i][1] < len(sequence)-1:
 152                     s = s + lower(sequence[(slices[i][1]+1):(len(sequence))])
 153             elif maskFlag == 'DIS':
 154                 s = s + upper(sequence[slices[i][0]:(slices[i][1]+1)])
 155                 #insert untouched seq between disorder segments, 2-run labelling
 156                 if i < len(slices)-1:
 157                     s = s + sequence[(slices[i][1]+1):(slices[i+1][0])]
 158                 #last slice
 159                 elif slices[i][1] < len(sequence)-1:
 160                     s = s + sequence[(slices[i][1]+1):(len(sequence))]
 161     return s,coordstr
 162
 163
 164 def runGlobPlot():
 165     try:
 166         smoothFrame = 10
 167         DOM_joinFrame = 15
 168         DOM_peakFrame = 74
 169         DIS_joinFrame = 4
 170         DIS_peakFrame = 5
 171         file = str(sys.argv[1])
 172         db = open(file,'r')
 173     except:
 174         print 'Usage:'
 175         print '         ./GlobPipe.py FASTAfile'
 176         raise SystemExit
 177     parser = Fasta.RecordParser()
 178     iterator = Fasta.Iterator(db,parser)
 179     while 1:
 180         try:
 181             cur_record = iterator.next()
 182             #uppercase is searchspace
 183             seq = upper(cur_record.sequence)
 184             # sum function
 185             sum_vector = Sum(seq,RL)
 186             # Run Savitzky-Golay
 187             smooth = SavitzkyGolay(`smoothFrame`,0, sum_vector)
 188             dydx_vector = SavitzkyGolay(`smoothFrame`,1, sum_vector)
 189             #test
 190             sumHEAD = sum_vector[:smoothFrame]
 191             sumTAIL = sum_vector[len(sum_vector)-smoothFrame:]
 192             newHEAD = []
 193             newTAIL = []
 194             for i in range(len(sumHEAD)):
 195                 try:
 196                     dHEAD = (sumHEAD[i+1]-sumHEAD[i])/2
 197                 except:
 198                     dHEAD = (sumHEAD[i]-sumHEAD[i-1])/2
 199                 try:
 200                     dTAIL = (sumTAIL[i+1]-sumTAIL[i])/2
 201                 except:
 202                     dTAIL = (sumTAIL[i]-sumTAIL[i-1])/2
 203                 newHEAD.append(dHEAD)
 204                 newTAIL.append(dTAIL)
 205             dydx_vector[:smoothFrame] = newHEAD
 206             dydx_vector[len(dydx_vector)-smoothFrame:] = newTAIL
 207             globdoms, globdis = getSlices(dydx_vector, DOM_joinFrame, DOM_peakFrame, DIS_joinFrame, DIS_peakFrame)
 208             s_domMask, coordstrDOM = reportSlicesTXT(globdoms, seq, 'DOM')
 209             s_final, coordstrDIS = reportSlicesTXT(globdis, s_domMask, 'DIS')
 210             sys.stdout.write('>'+cur_record.title+'\n')
 211             sys.stdout.write('# '+coordstrDOM+'\n')
 212             sys.stdout.write('# '+coordstrDIS+'\n')
 213
 214 # UNCOMMENT THIS IF NEED TO PRODUCE PER RESEDUE VALUES
 215             sys.stdout.write('# RESIDUE' + '\t' + 'DYDX' + '\t' + 'RAW' + '\t' +'SMOOTHED\n')
 216             for i in range(len(dydx_vector)):
 217 # dydx (positive values seems to indicate disorder in rows more than ~6 chars)  raw    smoothed
 218                sys.stdout.write(seq[i]+'\t'+fpformat.fix(dydx_vector[i],4)+ '\t'+fpformat.fix(smooth[i],4)+'\t'+fpformat.fix(sum_vector[i],4)+ '\n')
 219
 220 #            print s_final
 221             print '\n'
 222         except AttributeError:
 223             break
 224     return
 225
 226 runGlobPlot()