JAL-845 cDNA mapping: select on sequence translation instead of name
[jalview.git] / src / jalview / analysis / AlignmentUtils.java
index 2e607c0..99ad525 100644 (file)
@@ -1,22 +1,70 @@
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.8.2)
+ * Copyright (C) 2014 The Jalview Authors
+ * 
+ * This file is part of Jalview.
+ * 
+ * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License 
+ * as published by the Free Software Foundation, either version 3
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *  
+ * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
+ * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
+ * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
+ */
 package jalview.analysis;
 
+import jalview.datamodel.AlignedCodon;
+import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame;
+import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
+import jalview.datamodel.AlignmentI;
+import jalview.datamodel.Mapping;
+import jalview.datamodel.SearchResults;
+import jalview.datamodel.Sequence;
+import jalview.datamodel.SequenceI;
+import jalview.schemes.ResidueProperties;
+import jalview.util.MapList;
+
 import java.util.ArrayList;
+import java.util.Arrays;
+import java.util.HashMap;
+import java.util.Iterator;
+import java.util.LinkedHashMap;
 import java.util.List;
-
-import jalview.datamodel.SequenceI;
-import jalview.datamodel.AlignmentI;
+import java.util.Map;
+import java.util.Map.Entry;
+import java.util.Set;
+import java.util.TreeMap;
 
 /**
- * grab bag of useful alignment manipulation operations
- * Expect these to be refactored elsewhere at some point.
+ * grab bag of useful alignment manipulation operations Expect these to be
+ * refactored elsewhere at some point.
+ * 
  * @author jimp
- *
+ * 
  */
 public class AlignmentUtils
 {
 
   /**
-   * given an existing alignment, create a new alignment including all, or up to flankSize additional symbols from each sequence's dataset sequence
+   * Represents the 3 possible results of trying to map one alignment to
+   * another.
+   */
+  public enum MappingResult
+  {
+    Mapped, NotMapped, AlreadyMapped
+  }
+
+  /**
+   * given an existing alignment, create a new alignment including all, or up to
+   * flankSize additional symbols from each sequence's dataset sequence
+   * 
    * @param core
    * @param flankSize
    * @return AlignmentI
@@ -25,67 +73,877 @@ public class AlignmentUtils
   {
     List<SequenceI> sq = new ArrayList<SequenceI>();
     int maxoffset = 0;
-    for (SequenceI s:core.getSequences())
+    for (SequenceI s : core.getSequences())
     {
       SequenceI newSeq = s.deriveSequence();
-      if (newSeq.getStart()>maxoffset)
+      if (newSeq.getStart() > maxoffset
+              && newSeq.getDatasetSequence().getStart() < s.getStart())
       {
         maxoffset = newSeq.getStart();
       }
       sq.add(newSeq);
     }
-    if (flankSize>-1) {
+    if (flankSize > -1)
+    {
       maxoffset = flankSize;
     }
     // now add offset to create a new expanded alignment
-    for (SequenceI s:sq)
+    for (SequenceI s : sq)
     {
       SequenceI ds = s;
-      while (ds.getDatasetSequence()!=null) {
-        ds=ds.getDatasetSequence();
+      while (ds.getDatasetSequence() != null)
+      {
+        ds = ds.getDatasetSequence();
       }
+      int s_end = s.findPosition(s.getStart() + s.getLength());
       // find available flanking residues for sequence
-      int ustream_ds=s.getStart()-ds.getStart(),dstream_ds=ds.getEnd()-s.getEnd();
-      
+      int ustream_ds = s.getStart() - ds.getStart(), dstream_ds = ds
+              .getEnd() - s_end;
+
       // build new flanked sequence
-      
+
       // compute gap padding to start of flanking sequence
-      int offset=maxoffset - ustream_ds;
-      
+      int offset = maxoffset - ustream_ds;
+
       // padding is gapChar x ( maxoffset - min(ustream_ds, flank)
-      if (flankSize>=0) {
-        if (flankSize<ustream_ds)
+      if (flankSize >= 0)
+      {
+        if (flankSize < ustream_ds)
         {
-        // take up to flankSize residues
-        offset = maxoffset-flankSize;
-        ustream_ds = flankSize;
-      }
-        if (flankSize<dstream_ds)
+          // take up to flankSize residues
+          offset = maxoffset - flankSize;
+          ustream_ds = flankSize;
+        }
+        if (flankSize < dstream_ds)
         {
-          dstream_ds=flankSize;
+          dstream_ds = flankSize;
         }
       }
-      char[] upstream = new String(ds.getSequence(s.getStart()-1-ustream_ds, s.getStart()-1)).toLowerCase().toCharArray();
-      char[] downstream = new String(ds.getSequence(s.getEnd()+1,s.getEnd()+1+dstream_ds)).toLowerCase().toCharArray();
-      char[] coreseq=s.getSequence();
-      char[] nseq = new char[offset+upstream.length+downstream.length+coreseq.length]; 
+      char[] upstream = new String(ds.getSequence(s.getStart() - 1
+              - ustream_ds, s.getStart() - 1)).toLowerCase().toCharArray();
+      char[] downstream = new String(ds.getSequence(s_end - 1, s_end + 1
+              + dstream_ds)).toLowerCase().toCharArray();
+      char[] coreseq = s.getSequence();
+      char[] nseq = new char[offset + upstream.length + downstream.length
+              + coreseq.length];
       char c = core.getGapCharacter();
       // TODO could lowercase the flanking regions
-      int p=0;
-      for (; p<offset;p++)
+      int p = 0;
+      for (; p < offset; p++)
       {
         nseq[p] = c;
       }
-//      s.setSequence(new String(upstream).toLowerCase()+new String(coreseq) + new String(downstream).toLowerCase());
+      // s.setSequence(new String(upstream).toLowerCase()+new String(coreseq) +
+      // new String(downstream).toLowerCase());
       System.arraycopy(upstream, 0, nseq, p, upstream.length);
-      System.arraycopy(coreseq, 0, nseq, p+upstream.length, coreseq.length);
-      System.arraycopy(downstream, 0, nseq, p+coreseq.length+upstream.length, downstream.length);
+      System.arraycopy(coreseq, 0, nseq, p + upstream.length,
+              coreseq.length);
+      System.arraycopy(downstream, 0, nseq, p + coreseq.length
+              + upstream.length, downstream.length);
       s.setSequence(new String(nseq));
-      s.setStart(s.getStart()-ustream_ds);
-      s.setEnd(s.getEnd()+downstream.length);
+      s.setStart(s.getStart() - ustream_ds);
+      s.setEnd(s_end + downstream.length);
+    }
+    AlignmentI newAl = new jalview.datamodel.Alignment(
+            sq.toArray(new SequenceI[0]));
+    for (SequenceI s : sq)
+    {
+      if (s.getAnnotation() != null)
+      {
+        for (AlignmentAnnotation aa : s.getAnnotation())
+        {
+          newAl.addAnnotation(aa);
+        }
+      }
     }
-    AlignmentI newAl = new jalview.datamodel.Alignment(sq.toArray(new SequenceI[0]));
     newAl.setDataset(core.getDataset());
     return newAl;
   }
+
+  /**
+   * Returns the index (zero-based position) of a sequence in an alignment, or
+   * -1 if not found.
+   * 
+   * @param al
+   * @param seq
+   * @return
+   */
+  public static int getSequenceIndex(AlignmentI al, SequenceI seq)
+  {
+    int result = -1;
+    int pos = 0;
+    for (SequenceI alSeq : al.getSequences())
+    {
+      if (alSeq == seq)
+      {
+        result = pos;
+        break;
+      }
+      pos++;
+    }
+    return result;
+  }
+
+  /**
+   * Returns a map of lists of sequences in the alignment, keyed by sequence
+   * name. For use in mapping between different alignment views of the same
+   * sequences.
+   * 
+   * @see jalview.datamodel.AlignmentI#getSequencesByName()
+   */
+  public static Map<String, List<SequenceI>> getSequencesByName(
+          AlignmentI al)
+  {
+    Map<String, List<SequenceI>> theMap = new LinkedHashMap<String, List<SequenceI>>();
+    for (SequenceI seq : al.getSequences())
+    {
+      String name = seq.getName();
+      if (name != null)
+      {
+        List<SequenceI> seqs = theMap.get(name);
+        if (seqs == null)
+        {
+          seqs = new ArrayList<SequenceI>();
+          theMap.put(name, seqs);
+        }
+        seqs.add(seq);
+      }
+    }
+    return theMap;
+  }
+
+  /**
+   * Build mapping of protein to cDNA alignment. Mappings are made between
+   * sequences where the cDNA translates to the protein sequence. Any new
+   * mappings are added to the protein alignment. Has a 3-valued result: either
+   * Mapped (at least one sequence mapping was created), AlreadyMapped (all
+   * possible sequence mappings already exist), or NotMapped (no possible
+   * sequence mappings exist).
+   * 
+   * @param proteinAlignment
+   * @param cdnaAlignment
+   * @return
+   */
+  public static MappingResult mapProteinToCdna(
+          final AlignmentI proteinAlignment,
+          final AlignmentI cdnaAlignment)
+  {
+    if (proteinAlignment == null || cdnaAlignment == null)
+    {
+      return MappingResult.NotMapped;
+    }
+
+    boolean mappingPossible = false;
+    boolean mappingPerformed = false;
+
+    List<SequenceI> mapped = new ArrayList<SequenceI>();
+
+    List<SequenceI> thisSeqs = proteinAlignment.getSequences();
+  
+    for (SequenceI aaSeq : thisSeqs)
+    {
+      AlignedCodonFrame acf = new AlignedCodonFrame();
+
+      for (SequenceI cdnaSeq : cdnaAlignment.getSequences())
+      {
+        /*
+         * Heuristic rule: don't map more than one AA sequence to the same cDNA;
+         * map progressively assuming that alignments have mappable sequences in
+         * the same respective order
+         */
+        if (mapped.contains(cdnaSeq))
+        {
+          continue;
+        }
+        if (!mappingExists(proteinAlignment.getCodonFrames(),
+                aaSeq.getDatasetSequence(), cdnaSeq.getDatasetSequence()))
+        {
+          MapList map = mapProteinToCdna(aaSeq, cdnaSeq);
+          if (map != null)
+          {
+            acf.addMap(cdnaSeq, aaSeq, map);
+            mappingPerformed = true;
+            mapped.add(cdnaSeq);
+
+            /*
+             * Heuristic rule #2: don't map AA sequence to more than one cDNA
+             */
+            break;
+          }
+        }
+      }
+      proteinAlignment.addCodonFrame(acf);
+    }
+
+    /*
+     * If at least one mapping was possible but none was done, then the
+     * alignments are already as mapped as they can be.
+     */
+    if (mappingPossible && !mappingPerformed)
+    {
+      return MappingResult.AlreadyMapped;
+    }
+    else
+    {
+      return mappingPerformed ? MappingResult.Mapped
+              : MappingResult.NotMapped;
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Answers true if the mappings include one between the given (dataset)
+   * sequences.
+   */
+  public static boolean mappingExists(Set<AlignedCodonFrame> set,
+          SequenceI aaSeq, SequenceI cdnaSeq)
+  {
+    if (set != null)
+    {
+      for (AlignedCodonFrame acf : set)
+      {
+        if (cdnaSeq == acf.getDnaForAaSeq(aaSeq))
+        {
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+    return false;
+  }
+
+  /**
+   * Build a mapping (if possible) of a protein to a cDNA sequence. The cDNA
+   * must be three times the length of the protein, possibly after ignoring
+   * start and/or stop codons, and must translate to the protein. Returns null
+   * if no mapping is determined.
+   * 
+   * @param proteinSeqs
+   * @param cdnaSeq
+   * @return
+   */
+  public static MapList mapProteinToCdna(SequenceI proteinSeq,
+          SequenceI cdnaSeq)
+  {
+    /*
+     * Here we handle either dataset sequence set (desktop) or absent (applet).
+     * Use only the char[] form of the sequence to avoid creating possibly large
+     * String objects.
+     */
+    final SequenceI proteinDataset = proteinSeq.getDatasetSequence();
+    char[] aaSeqChars = proteinDataset != null ? proteinDataset
+            .getSequence() : proteinSeq.getSequence();
+    final SequenceI cdnaDataset = cdnaSeq.getDatasetSequence();
+    char[] cdnaSeqChars = cdnaDataset != null ? cdnaDataset.getSequence()
+            : cdnaSeq.getSequence();
+    if (aaSeqChars == null || cdnaSeqChars == null)
+    {
+      return null;
+    }
+
+    /*
+     * cdnaStart/End, proteinStartEnd are base 1 (for dataset sequence mapping)
+     */
+    final int mappedLength = 3 * aaSeqChars.length;
+    int cdnaLength = cdnaSeqChars.length;
+    int cdnaStart = 1;
+    int cdnaEnd = cdnaLength;
+    final int proteinStart = 1;
+    final int proteinEnd = aaSeqChars.length;
+
+    /*
+     * If lengths don't match, try ignoring stop codon.
+     */
+    if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2)
+    {
+      String lastCodon = String.valueOf(cdnaSeqChars, cdnaLength - 3, 3)
+              .toUpperCase();
+      for (String stop : ResidueProperties.STOP)
+      {
+        if (lastCodon.equals(stop))
+        {
+          cdnaEnd -= 3;
+          cdnaLength -= 3;
+          break;
+        }
+      }
+    }
+
+    /*
+     * If lengths still don't match, try ignoring start codon.
+     */
+    if (cdnaLength != mappedLength
+            && cdnaLength > 2
+            && String.valueOf(cdnaSeqChars, 0, 3).toUpperCase()
+                    .equals(
+                    ResidueProperties.START))
+    {
+      cdnaStart += 3;
+      cdnaLength -= 3;
+    }
+
+    if (cdnaLength != mappedLength)
+    {
+      return null;
+    }
+    if (!translatesAs(cdnaSeqChars, cdnaStart - 1, aaSeqChars))
+    {
+      return null;
+    }
+    MapList map = new MapList(new int[]
+    { cdnaStart, cdnaEnd }, new int[]
+    { proteinStart, proteinEnd }, 3, 1);
+    return map;
+  }
+
+  /**
+   * Test whether the given cdna sequence, starting at the given offset,
+   * translates to the given amino acid sequence, using the standard translation
+   * table. Designed to fail fast i.e. as soon as a mismatch position is found.
+   * 
+   * @param cdnaSeqChars
+   * @param cdnaStart
+   * @param aaSeqChars
+   * @return
+   */
+  protected static boolean translatesAs(char[] cdnaSeqChars, int cdnaStart,
+          char[] aaSeqChars)
+  {
+    int aaResidue = 0;
+    for (int i = cdnaStart; i < cdnaSeqChars.length - 2
+            && aaResidue < aaSeqChars.length; i += 3)
+    {
+      String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, i, 3);
+      final String translated = ResidueProperties.codonTranslate(
+              codon);
+      if (translated == null
+              || !(aaSeqChars[aaResidue] == translated.charAt(0)))
+      {
+        return false;
+      }
+      aaResidue++;
+    }
+    // fail if we didn't match all of the aa sequence
+    return (aaResidue == aaSeqChars.length);
+  }
+
+  /**
+   * Align sequence 'seq' to match the alignment of a mapped sequence. Note this
+   * currently assumes that we are aligning cDNA to match protein.
+   * 
+   * @param seq
+   *          the sequence to be realigned
+   * @param al
+   *          the alignment whose sequence alignment is to be 'copied'
+   * @param gap
+   *          character string represent a gap in the realigned sequence
+   * @param preserveUnmappedGaps
+   * @param preserveMappedGaps
+   * @return true if the sequence was realigned, false if it could not be
+   */
+  public static boolean alignSequenceAs(SequenceI seq, AlignmentI al,
+          String gap, boolean preserveMappedGaps,
+          boolean preserveUnmappedGaps)
+  {
+    /*
+     * Get any mappings from the source alignment to the target (dataset) sequence.
+     */
+    // TODO there may be one AlignedCodonFrame per dataset sequence, or one with
+    // all mappings. Would it help to constrain this?
+    List<AlignedCodonFrame> mappings = al.getCodonFrame(seq);
+    if (mappings == null || mappings.isEmpty())
+    {
+      return false;
+    }
+  
+    /*
+     * Locate the aligned source sequence whose dataset sequence is mapped. We
+     * just take the first match here (as we can't align cDNA like more than one
+     * protein sequence).
+     */
+    SequenceI alignFrom = null;
+    AlignedCodonFrame mapping = null;
+    for (AlignedCodonFrame mp : mappings)
+    {
+      alignFrom = mp.findAlignedSequence(seq.getDatasetSequence(), al);
+      if (alignFrom != null)
+      {
+        mapping = mp;
+        break;
+      }
+    }
+  
+    if (alignFrom == null)
+    {
+      return false;
+    }
+    alignSequenceAs(seq, alignFrom, mapping, gap, al.getGapCharacter(),
+            preserveMappedGaps, preserveUnmappedGaps);
+    return true;
+  }
+
+  /**
+   * Align sequence 'alignTo' the same way as 'alignFrom', using the mapping to
+   * match residues and codons. Flags control whether existing gaps in unmapped
+   * (intron) and mapped (exon) regions are preserved or not. Gaps linking intro
+   * and exon are only retained if both flags are set.
+   * 
+   * @param alignTo
+   * @param alignFrom
+   * @param mapping
+   * @param myGap
+   * @param sourceGap
+   * @param preserveUnmappedGaps
+   * @param preserveMappedGaps
+   */
+  public static void alignSequenceAs(SequenceI alignTo,
+          SequenceI alignFrom,
+          AlignedCodonFrame mapping, String myGap, char sourceGap,
+          boolean preserveMappedGaps, boolean preserveUnmappedGaps)
+  {
+    // TODO generalise to work for Protein-Protein, dna-dna, dna-protein
+    final char[] thisSeq = alignTo.getSequence();
+    final char[] thatAligned = alignFrom.getSequence();
+    StringBuilder thisAligned = new StringBuilder(2 * thisSeq.length);
+  
+    // aligned and dataset sequence positions, all base zero
+    int thisSeqPos = 0;
+    int sourceDsPos = 0;
+
+    int basesWritten = 0;
+    char myGapChar = myGap.charAt(0);
+    int ratio = myGap.length();
+
+    /*
+     * Traverse the aligned protein sequence.
+     */
+    int sourceGapMappedLength = 0;
+    boolean inExon = false;
+    for (char sourceChar : thatAligned)
+    {
+      if (sourceChar == sourceGap)
+      {
+        sourceGapMappedLength += ratio;
+        continue;
+      }
+
+      /*
+       * Found a residue. Locate its mapped codon (start) position.
+       */
+      sourceDsPos++;
+      // Note mapping positions are base 1, our sequence positions base 0
+      int[] mappedPos = mapping.getMappedRegion(alignTo, alignFrom,
+              sourceDsPos);
+      if (mappedPos == null)
+      {
+        /*
+         * Abort realignment if unmapped protein. Or could ignore it??
+         */
+        System.err.println("Can't align: no codon mapping to residue "
+                + sourceDsPos + "(" + sourceChar + ")");
+        return;
+      }
+
+      int mappedCodonStart = mappedPos[0]; // position (1...) of codon start
+      int mappedCodonEnd = mappedPos[mappedPos.length - 1]; // codon end pos
+      StringBuilder trailingCopiedGap = new StringBuilder();
+
+      /*
+       * Copy dna sequence up to and including this codon. Optionally, include
+       * gaps before the codon starts (in introns) and/or after the codon starts
+       * (in exons).
+       * 
+       * Note this only works for 'linear' splicing, not reverse or interleaved.
+       * But then 'align dna as protein' doesn't make much sense otherwise.
+       */
+      int intronLength = 0;
+      while (basesWritten < mappedCodonEnd && thisSeqPos < thisSeq.length)
+      {
+        final char c = thisSeq[thisSeqPos++];
+        if (c != myGapChar)
+        {
+          basesWritten++;
+
+          if (basesWritten < mappedCodonStart)
+          {
+            /*
+             * Found an unmapped (intron) base. First add in any preceding gaps
+             * (if wanted).
+             */
+            if (preserveUnmappedGaps && trailingCopiedGap.length() > 0)
+            {
+              thisAligned.append(trailingCopiedGap.toString());
+              intronLength += trailingCopiedGap.length();
+              trailingCopiedGap = new StringBuilder();
+            }
+            intronLength++;
+            inExon = false;
+          }
+          else
+          {
+            final boolean startOfCodon = basesWritten == mappedCodonStart;
+            int gapsToAdd = calculateGapsToInsert(preserveMappedGaps,
+                    preserveUnmappedGaps, sourceGapMappedLength, inExon,
+                    trailingCopiedGap.length(), intronLength, startOfCodon);
+            for (int i = 0; i < gapsToAdd; i++)
+            {
+              thisAligned.append(myGapChar);
+            }
+            sourceGapMappedLength = 0;
+            inExon = true;
+          }
+          thisAligned.append(c);
+          trailingCopiedGap = new StringBuilder();
+        }
+        else
+        {
+          if (inExon && preserveMappedGaps)
+          {
+            trailingCopiedGap.append(myGapChar);
+          }
+          else if (!inExon && preserveUnmappedGaps)
+          {
+            trailingCopiedGap.append(myGapChar);
+          }
+        }
+      }
+    }
+
+    /*
+     * At end of protein sequence. Copy any remaining dna sequence, optionally
+     * including (intron) gaps. We do not copy trailing gaps in protein.
+     */
+    while (thisSeqPos < thisSeq.length)
+    {
+      final char c = thisSeq[thisSeqPos++];
+      if (c != myGapChar || preserveUnmappedGaps)
+      {
+        thisAligned.append(c);
+      }
+    }
+
+    /*
+     * All done aligning, set the aligned sequence.
+     */
+    alignTo.setSequence(new String(thisAligned));
+  }
+
+  /**
+   * Helper method to work out how many gaps to insert when realigning.
+   * 
+   * @param preserveMappedGaps
+   * @param preserveUnmappedGaps
+   * @param sourceGapMappedLength
+   * @param inExon
+   * @param trailingCopiedGap
+   * @param intronLength
+   * @param startOfCodon
+   * @return
+   */
+  protected static int calculateGapsToInsert(boolean preserveMappedGaps,
+          boolean preserveUnmappedGaps, int sourceGapMappedLength,
+          boolean inExon, int trailingGapLength,
+          int intronLength, final boolean startOfCodon)
+  {
+    int gapsToAdd = 0;
+    if (startOfCodon)
+    {
+      /*
+       * Reached start of codon. Ignore trailing gaps in intron unless we are
+       * preserving gaps in both exon and intron. Ignore them anyway if the
+       * protein alignment introduces a gap at least as large as the intronic
+       * region.
+       */
+      if (inExon && !preserveMappedGaps)
+      {
+        trailingGapLength = 0;
+      }
+      if (!inExon && !(preserveMappedGaps && preserveUnmappedGaps))
+      {
+        trailingGapLength = 0;
+      }
+      if (inExon)
+      {
+        gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
+      }
+      else
+      {
+        if (intronLength + trailingGapLength <= sourceGapMappedLength)
+        {
+          gapsToAdd = sourceGapMappedLength - intronLength;
+        }
+        else
+        {
+          gapsToAdd = Math.min(intronLength + trailingGapLength
+                  - sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
+        }
+      }
+    }
+    else
+    {
+      /*
+       * second or third base of codon; check for any gaps in dna
+       */
+      if (!preserveMappedGaps)
+      {
+        trailingGapLength = 0;
+      }
+      gapsToAdd = Math.max(sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
+    }
+    return gapsToAdd;
+  }
+
+  /**
+   * Returns a list of sequences mapped from the given sequences and aligned
+   * (gapped) in the same way. For example, the cDNA for aligned protein, where
+   * a single gap in protein generates three gaps in cDNA.
+   * 
+   * @param sequences
+   * @param gapCharacter
+   * @param mappings
+   * @return
+   */
+  public static List<SequenceI> getAlignedTranslation(
+          List<SequenceI> sequences, char gapCharacter,
+          Set<AlignedCodonFrame> mappings)
+  {
+    List<SequenceI> alignedSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
+
+    for (SequenceI seq : sequences)
+    {
+      List<SequenceI> mapped = getAlignedTranslation(seq, gapCharacter,
+              mappings);
+      alignedSeqs.addAll(mapped);
+    }
+    return alignedSeqs;
+  }
+
+  /**
+   * Returns sequences aligned 'like' the source sequence, as mapped by the
+   * given mappings. Normally we expect zero or one 'mapped' sequences, but this
+   * will support 1-to-many as well.
+   * 
+   * @param seq
+   * @param gapCharacter
+   * @param mappings
+   * @return
+   */
+  protected static List<SequenceI> getAlignedTranslation(SequenceI seq,
+          char gapCharacter, Set<AlignedCodonFrame> mappings)
+  {
+    List<SequenceI> result = new ArrayList<SequenceI>();
+    for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
+    {
+      if (mapping.involvesSequence(seq))
+      {
+        SequenceI mapped = getAlignedTranslation(seq, gapCharacter, mapping);
+        if (mapped != null)
+        {
+          result.add(mapped);
+        }
+      }
+    }
+    return result;
+  }
+
+  /**
+   * Returns the translation of 'seq' (as held in the mapping) with
+   * corresponding alignment (gaps).
+   * 
+   * @param seq
+   * @param gapCharacter
+   * @param mapping
+   * @return
+   */
+  protected static SequenceI getAlignedTranslation(SequenceI seq,
+          char gapCharacter, AlignedCodonFrame mapping)
+  {
+    String gap = String.valueOf(gapCharacter);
+    boolean toDna = false;
+    int fromRatio = 1;
+    SequenceI mapTo = mapping.getDnaForAaSeq(seq);
+    if (mapTo != null)
+    {
+      // mapping is from protein to nucleotide
+      toDna = true;
+      // should ideally get gap count ratio from mapping
+      gap = String.valueOf(new char[]
+      { gapCharacter, gapCharacter, gapCharacter });
+    }
+    else
+    {
+      // mapping is from nucleotide to protein
+      mapTo = mapping.getAaForDnaSeq(seq);
+      fromRatio = 3;
+    }
+    StringBuilder newseq = new StringBuilder(seq.getLength()
+            * (toDna ? 3 : 1));
+
+    int residueNo = 0; // in seq, base 1
+    int[] phrase = new int[fromRatio];
+    int phraseOffset = 0;
+    int gapWidth = 0;
+    boolean first = true;
+    final Sequence alignedSeq = new Sequence("", "");
+
+    for (char c : seq.getSequence())
+    {
+      if (c == gapCharacter)
+      {
+        gapWidth++;
+        if (gapWidth >= fromRatio)
+        {
+          newseq.append(gap);
+          gapWidth = 0;
+        }
+      }
+      else
+      {
+        phrase[phraseOffset++] = residueNo + 1;
+        if (phraseOffset == fromRatio)
+        {
+          /*
+           * Have read a whole codon (or protein residue), now translate: map
+           * source phrase to positions in target sequence add characters at
+           * these positions to newseq Note mapping positions are base 1, our
+           * sequence positions base 0.
+           */
+          SearchResults sr = new SearchResults();
+          for (int pos : phrase)
+          {
+            mapping.markMappedRegion(seq, pos, sr);
+          }
+          newseq.append(sr.toString());
+          if (first)
+          {
+            first = false;
+            // Hack: Copy sequence dataset, name and description from
+            // SearchResults.match[0].sequence
+            // TODO? carry over sequence names from original 'complement'
+            // alignment
+            SequenceI mappedTo = sr.getResultSequence(0);
+            alignedSeq.setName(mappedTo.getName());
+            alignedSeq.setDescription(mappedTo.getDescription());
+            alignedSeq.setDatasetSequence(mappedTo);
+          }
+          phraseOffset = 0;
+        }
+        residueNo++;
+      }
+    }
+    alignedSeq.setSequence(newseq.toString());
+    return alignedSeq;
+  }
+
+  /**
+   * Realigns the given protein to match the alignment of the dna, using codon
+   * mappings to translate aligned codon positions to protein residues.
+   * 
+   * @param protein
+   *          the alignment whose sequences are realigned by this method
+   * @param dna
+   *          the dna alignment whose alignment we are 'copying'
+   * @return the number of sequences that were realigned
+   */
+  public static int alignProteinAsDna(AlignmentI protein, AlignmentI dna)
+  {
+    Set<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
+
+    /*
+     * Map will hold, for each aligned codon position e.g. [3, 5, 6], a map of
+     * {dnaSequence, {proteinSequence, codonProduct}} at that position. The
+     * comparator keeps the codon positions ordered.
+     */
+    Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, String>> alignedCodons = new TreeMap<AlignedCodon, Map<SequenceI, String>>(
+            new CodonComparator());
+    for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
+    {
+      for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
+      {
+        Mapping seqMap = mapping.getMappingForSequence(dnaSeq);
+        SequenceI prot = mapping.findAlignedSequence(
+                dnaSeq.getDatasetSequence(), protein);
+        if (prot != null)
+        {
+          addCodonPositions(dnaSeq, prot, protein.getGapCharacter(),
+                  seqMap, alignedCodons);
+        }
+      }
+    }
+    return alignProteinAs(protein, alignedCodons);
+  }
+
+  /**
+   * Update the aligned protein sequences to match the codon alignments given in
+   * the map.
+   * 
+   * @param protein
+   * @param alignedCodons
+   *          an ordered map of codon positions (columns), with sequence/peptide
+   *          values present in each column
+   * @return
+   */
+  protected static int alignProteinAs(AlignmentI protein,
+          Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, String>> alignedCodons)
+  {
+    /*
+     * Prefill aligned sequences with gaps before inserting aligned protein
+     * residues.
+     */
+    int alignedWidth = alignedCodons.size();
+    char[] gaps = new char[alignedWidth];
+    Arrays.fill(gaps, protein.getGapCharacter());
+    String allGaps = String.valueOf(gaps);
+    for (SequenceI seq : protein.getSequences())
+    {
+      seq.setSequence(allGaps);
+    }
+
+    int column = 0;
+    for (AlignedCodon codon : alignedCodons.keySet())
+    {
+      final Map<SequenceI, String> columnResidues = alignedCodons.get(codon);
+      for (Entry<SequenceI, String> entry : columnResidues
+              .entrySet())
+      {
+        // place translated codon at its column position in sequence
+        entry.getKey().getSequence()[column] = entry.getValue().charAt(0);
+      }
+      column++;
+    }
+    return 0;
+  }
+
+  /**
+   * Populate the map of aligned codons by traversing the given sequence
+   * mapping, locating the aligned positions of mapped codons, and adding those
+   * positions and their translation products to the map.
+   * 
+   * @param dna
+   *          the aligned sequence we are mapping from
+   * @param protein
+   *          the sequence to be aligned to the codons
+   * @param gapChar
+   *          the gap character in the dna sequence
+   * @param seqMap
+   *          a mapping to a sequence translation
+   * @param alignedCodons
+   *          the map we are building up
+   */
+  static void addCodonPositions(SequenceI dna, SequenceI protein,
+          char gapChar,
+          Mapping seqMap,
+          Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, String>> alignedCodons)
+  {
+    Iterator<AlignedCodon> codons = seqMap.getCodonIterator(dna, gapChar);
+    while (codons.hasNext())
+    {
+      AlignedCodon codon = codons.next();
+      Map<SequenceI, String> seqProduct = alignedCodons.get(codon);
+      if (seqProduct == null)
+      {
+        seqProduct = new HashMap<SequenceI, String>();
+        alignedCodons.put(codon, seqProduct);
+      }
+      seqProduct.put(protein, codon.product);
+    }
+  }
 }