forester/java/src/org/forester/ws/uniprot/UniProtWsTools.java

   1 // $Id:
   2 // forester -- software libraries and applications
   3 // for genomics and evolutionary biology research.
   4 //
   5 // Copyright (C) 2010 Christian M Zmasek
   6 // Copyright (C) 2010 Sanford-Burnham Medical Research Institute
   7 // All rights reserved
   8 //
   9 // This library is free software; you can redistribute it and/or
  10 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11 // License as published by the Free Software Foundation; either
  12 // version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13 //
  14 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  15 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  17 // Lesser General Public License for more details.
  18 //
  19 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  21 // Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA
  22 //
  23 // Contact: phylosoft @ gmail . com
  24 // WWW: www.phylosoft.org/forester
  25
  26 package org.forester.ws.uniprot;
  27
  28 import java.io.BufferedReader;
  29 import java.io.IOException;
  30 import java.io.InputStreamReader;
  31 import java.io.UnsupportedEncodingException;
  32 import java.net.URL;
  33 import java.net.URLConnection;
  34 import java.net.URLEncoder;
  35 import java.util.ArrayList;
  36 import java.util.List;
  37 import java.util.regex.Matcher;
  38 import java.util.regex.Pattern;
  39
  40 import org.forester.util.ForesterUtil;
  41
  42 public final class UniProtWsTools {
  43
  44     public enum Db {
  45         UNKNOWN, UNIPROT;
  46     }
  47     public final static String   BASE_URL           = "http://www.uniprot.org/";
  48     public final static String   BASE_EMBL_DB_URL   = "http://www.ebi.ac.uk/Tools/dbfetch/dbfetch/embl/";
  49     private final static String  URL_ENC            = "UTF-8";
  50     // uniprot/expasy accession number format (6 chars):
  51     // letter digit letter-or-digit letter-or-digit letter-or-digit digit
  52     // ?: => no back-reference
  53     // \A => begin of String
  54     // \Z => end of String
  55     private final static Pattern UNIPROT_AC_PATTERN = Pattern
  56                                                             .compile( "(?:\\A|.*[^a-zA-Z0-9])([A-Z]\\d[A-Z0-9]{3}\\d)(?:[^a-zA-Z0-9]|\\Z)" );
  57     private final static boolean DEBUG              = true;
  58
  59     private static String encode( final String str ) throws UnsupportedEncodingException {
  60         return URLEncoder.encode( str.trim(), URL_ENC );
  61     }
  62
  63     /**
  64      * Returns null if no match.
  65      *
  66      * @param query
  67      * @param db
  68      * @return
  69      */
  70     static public String parseUniProtAccessor( final String query ) {
  71         final Matcher m = UNIPROT_AC_PATTERN.matcher( query );
  72         if ( m.lookingAt() ) {
  73             return m.group( 1 );
  74         }
  75         else {
  76             return null;
  77         }
  78     }
  79
  80     public static List<UniProtTaxonomy> getTaxonomiesFromCommonName( final String cn, final int max_taxonomies_return )
  81             throws IOException {
  82         final List<String> result = getTaxonomyStringFromCommonName( cn, max_taxonomies_return );
  83         if ( result.size() > 0 ) {
  84             return parseUniProtTaxonomy( result );
  85         }
  86         return null;
  87     }
  88
  89     public static List<UniProtTaxonomy> getTaxonomiesFromCommonNameStrict( final String cn,
  90                                                                            final int max_taxonomies_return )
  91             throws IOException {
  92         final List<UniProtTaxonomy> taxonomies = getTaxonomiesFromCommonName( cn, max_taxonomies_return );
  93         if ( ( taxonomies != null ) && ( taxonomies.size() > 0 ) ) {
  94             final List<UniProtTaxonomy> filtered_taxonomies = new ArrayList<UniProtTaxonomy>();
  95             for( final UniProtTaxonomy taxonomy : taxonomies ) {
  96                 if ( taxonomy.getCommonName().equalsIgnoreCase( cn ) ) {
  97                     filtered_taxonomies.add( taxonomy );
  98                 }
  99             }
 100             return filtered_taxonomies;
 101         }
 102         return null;
 103     }
 104
 105     public static List<UniProtTaxonomy> getTaxonomiesFromId( final String id, final int max_taxonomies_return )
 106             throws IOException {
 107         final List<String> result = getTaxonomyStringFromId( id, max_taxonomies_return );
 108         if ( result.size() > 0 ) {
 109             return parseUniProtTaxonomy( result );
 110         }
 111         return null;
 112     }
 113
 114     public static List<UniProtTaxonomy> getTaxonomiesFromScientificName( final String sn,
 115                                                                          final int max_taxonomies_return )
 116             throws IOException {
 117         // Hack!  Craniata? ..
 118         if ( sn.equals( "Drosophila" ) ) {
 119             return hack( UniProtTaxonomy.DROSOPHILA_GENUS );
 120         }
 121         else if ( sn.equals( "Xenopus" ) ) {
 122             return hack( UniProtTaxonomy.XENOPUS_GENUS );
 123         }
 124         final List<String> result = getTaxonomyStringFromScientificName( sn, max_taxonomies_return );
 125         if ( result.size() > 0 ) {
 126             return parseUniProtTaxonomy( result );
 127         }
 128         return null;
 129     }
 130
 131     /**
 132      * Does not return "sub-types".
 133      * For example, for "Mus musculus" only returns "Mus musculus"
 134      * and not "Mus musculus", "Mus musculus bactrianus", ...
 135      *
 136      */
 137     public static List<UniProtTaxonomy> getTaxonomiesFromScientificNameStrict( final String sn,
 138                                                                                final int max_taxonomies_return )
 139             throws IOException {
 140         final List<UniProtTaxonomy> taxonomies = getTaxonomiesFromScientificName( sn, max_taxonomies_return );
 141         if ( ( taxonomies != null ) && ( taxonomies.size() > 0 ) ) {
 142             final List<UniProtTaxonomy> filtered_taxonomies = new ArrayList<UniProtTaxonomy>();
 143             for( final UniProtTaxonomy taxonomy : taxonomies ) {
 144                 if ( taxonomy.getScientificName().equalsIgnoreCase( sn ) ) {
 145                     filtered_taxonomies.add( taxonomy );
 146                 }
 147             }
 148             return filtered_taxonomies;
 149         }
 150         return null;
 151     }
 152
 153     public static List<UniProtTaxonomy> getTaxonomiesFromTaxonomyCode( final String code,
 154                                                                        final int max_taxonomies_return )
 155             throws IOException {
 156         String my_code = new String( code );
 157         // Hacks!
 158         if ( my_code.equals( "FUGRU" ) ) {
 159             my_code = "TAKRU";
 160         }
 161         else if ( my_code.equals( "CAP" ) ) {
 162             return hack( UniProtTaxonomy.CAPITELLA_TELATA_SPECIES );
 163         }
 164         final List<String> result = getTaxonomyStringFromTaxonomyCode( my_code, max_taxonomies_return );
 165         if ( result.size() > 0 ) {
 166             return parseUniProtTaxonomy( result );
 167         }
 168         return null;
 169     }
 170
 171     private static List<String> getTaxonomyStringFromCommonName( final String cn, final int max_lines_to_return )
 172             throws IOException {
 173         return queryUniprot( "taxonomy/?query=common%3a%22" + encode( cn ) + "%22&format=tab", max_lines_to_return );
 174     }
 175
 176     private static List<String> getTaxonomyStringFromId( final String id, final int max_lines_to_return )
 177             throws IOException {
 178         System.out.println( "getting tax from ID" );
 179         return queryUniprot( "taxonomy/?query=id%3a%22" + encode( id ) + "%22&format=tab", max_lines_to_return );
 180     }
 181
 182     private static List<String> getTaxonomyStringFromScientificName( final String sn, final int max_lines_to_return )
 183             throws IOException {
 184         return queryUniprot( "taxonomy/?query=scientific%3a%22" + encode( sn ) + "%22&format=tab", max_lines_to_return );
 185     }
 186
 187     private static List<String> getTaxonomyStringFromTaxonomyCode( final String code, final int max_lines_to_return )
 188             throws IOException {
 189         return queryUniprot( "taxonomy/?query=mnemonic%3a%22" + encode( code ) + "%22&format=tab", max_lines_to_return );
 190     }
 191
 192     private static List<UniProtTaxonomy> hack( final UniProtTaxonomy tax ) {
 193         final List<UniProtTaxonomy> l = new ArrayList<UniProtTaxonomy>();
 194         l.add( tax );
 195         return l;
 196     }
 197
 198     private static List<UniProtTaxonomy> parseUniProtTaxonomy( final List<String> result ) throws IOException {
 199         final List<UniProtTaxonomy> taxonomies = new ArrayList<UniProtTaxonomy>();
 200         for( final String line : result ) {
 201             if ( ForesterUtil.isEmpty( line ) ) {
 202                 // Ignore empty lines.
 203             }
 204             else if ( line.startsWith( "Taxon" ) ) {
 205                 final String[] items = line.split( "\t" );
 206                 if ( !( items[ 1 ].equalsIgnoreCase( "Mnemonic" ) && items[ 2 ].equalsIgnoreCase( "Scientific name" )
 207                         && items[ 3 ].equalsIgnoreCase( "Common name" ) && items[ 4 ].equalsIgnoreCase( "Synonym" )
 208                         && items[ 5 ].equalsIgnoreCase( "Other Names" ) && items[ 6 ].equalsIgnoreCase( "Reviewed" )
 209                         && items[ 7 ].equalsIgnoreCase( "Rank" ) && items[ 8 ].equalsIgnoreCase( "Lineage" ) ) ) {
 210                     throw new IOException( "Unreconized UniProt Taxonomy format: " + line );
 211                 }
 212             }
 213             else {
 214                 if ( line.split( "\t" ).length > 4 ) {
 215                     taxonomies.add( new UniProtTaxonomy( line ) );
 216                 }
 217             }
 218         }
 219         return taxonomies;
 220     }
 221
 222     public static List<String> queryEmblDb( final String query, final int max_lines_to_return ) throws IOException {
 223         return queryDb( query, max_lines_to_return, BASE_EMBL_DB_URL );
 224     }
 225
 226     public static List<String> queryUniprot( final String query, final int max_lines_to_return ) throws IOException {
 227         return queryDb( query, max_lines_to_return, BASE_URL );
 228     }
 229
 230     public static List<String> queryDb( final String query, int max_lines_to_return, final String base_url )
 231             throws IOException {
 232         if ( ForesterUtil.isEmpty( query ) ) {
 233             throw new IllegalArgumentException( "illegal attempt to use empty query " );
 234         }
 235         if ( max_lines_to_return < 1 ) {
 236             max_lines_to_return = 1;
 237         }
 238         final URL url = new URL( base_url + query );
 239         if ( DEBUG ) {
 240             System.out.println( "url: " + url.toString() );
 241         }
 242         final URLConnection urlc = url.openConnection();
 243         final BufferedReader in = new BufferedReader( new InputStreamReader( urlc.getInputStream() ) );
 244         String line;
 245         final List<String> result = new ArrayList<String>();
 246         while ( ( line = in.readLine() ) != null ) {
 247             if ( DEBUG ) {
 248                 System.out.println( line );
 249             }
 250             result.add( line );
 251             if ( result.size() > max_lines_to_return ) {
 252                 break;
 253             }
 254         }
 255         in.close();
 256         return result;
 257     }
 258
 259     public static SequenceDatabaseEntry obtainUniProtEntry( final String query, final int max_lines_to_return )
 260             throws IOException {
 261         final List<String> lines = queryUniprot( "uniprot/" + query + ".txt", max_lines_to_return );
 262         return UniProtEntry.createInstanceFromPlainText( lines );
 263     }
 264
 265     public static SequenceDatabaseEntry obtainEmblEntry( final String query, final int max_lines_to_return )
 266             throws IOException {
 267         final List<String> lines = queryEmblDb( query, max_lines_to_return );
 268         return EbiDbEntry.createInstanceFromPlainText( lines );
 269     }
 270 }