src/jalview/io/StructureFile.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
   3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
   7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
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  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
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  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.io;
  22
  23 import java.awt.Color;
  24 import java.io.IOException;
  25 import java.lang.reflect.Constructor;
  26 import java.net.MalformedURLException;
  27 import java.util.List;
  28 import java.util.Vector;
  29
  30 import jalview.analysis.AlignSeq;
  31 import jalview.api.FeatureSettingsModelI;
  32 import jalview.datamodel.Alignment;
  33 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
  34 import jalview.datamodel.AlignmentI;
  35 import jalview.datamodel.DBRefEntry;
  36 import jalview.datamodel.DBRefSource;
  37 import jalview.datamodel.PDBEntry;
  38 import jalview.datamodel.PDBEntry.Type;
  39 import jalview.datamodel.SequenceI;
  40 import jalview.ext.jmol.JmolParser;
  41 import jalview.structure.StructureImportSettings;
  42 import jalview.structure.StructureImportSettings.TFType;
  43 import mc_view.PDBChain;
  44
  45 public abstract class StructureFile extends AlignFile
  46 {
  47   private String id;
  48
  49   private PDBEntry.Type dbRefType;
  50
  51   /**
  52    * set to true to add derived sequence annotations (temp factor read from
  53    * file, or computed secondary structure) to the alignment
  54    */
  55   protected boolean visibleChainAnnotation = false;
  56
  57   /**
  58    * Set true to predict secondary structure (using JMol for protein, Annotate3D
  59    * for RNA)
  60    */
  61   protected boolean predictSecondaryStructure = false;
  62
  63   /**
  64    * Set true (with predictSecondaryStructure=true) to predict secondary
  65    * structure using an external service (currently Annotate3D for RNA only)
  66    */
  67   protected boolean externalSecondaryStructure = false;
  68
  69   private Vector<PDBChain> chains;
  70
  71   private boolean pdbIdAvailable;
  72
  73   private TFType temperatureFactorType = TFType.DEFAULT;
  74
  75   private String paeMatrix = null;
  76
  77   private boolean alphaFoldModel;
  78
  79   public void setPAEMatrix(String paeFilename)
  80   {
  81     paeMatrix = paeFilename;
  82   }
  83
  84   public String getPAEMatrix()
  85   {
  86     return paeMatrix;
  87   }
  88
  89   public boolean hasPAEMatrix()
  90   {
  91     return paeMatrix != null;
  92   }
  93
  94   public void setTemperatureFactorType(TFType t)
  95   {
  96     this.temperatureFactorType = t;
  97   }
  98
  99   public TFType getTemperatureFactorType()
 100   {
 101     return temperatureFactorType;
 102   }
 103
 104   public void setAlphafoldModel(boolean afm)
 105   {
 106     alphaFoldModel = afm;
 107   }
 108
 109   public boolean isAlphafoldModel()
 110   {
 111     return alphaFoldModel;
 112   }
 113
 114   public StructureFile(Object inFile, DataSourceType sourceType)
 115           throws IOException
 116   {
 117     this(inFile, sourceType, null);
 118   }
 119
 120   public StructureFile(Object inFile, DataSourceType sourceType,
 121           TFType tempfacType) throws IOException
 122   {
 123     super(false, inFile, sourceType);
 124     this.setTemperatureFactorType(tempfacType);
 125     doParse();
 126   }
 127
 128   public StructureFile(FileParse fp) throws IOException
 129   {
 130     this(fp, true);
 131   }
 132
 133   public StructureFile(FileParse fp, boolean doXferSettings)
 134           throws IOException
 135   {
 136     super(fp, doXferSettings);
 137   }
 138
 139   public void addSettings(boolean addAlignmentAnnotations,
 140           boolean predictSecondaryStructure, boolean externalSecStr)
 141   {
 142     this.visibleChainAnnotation = addAlignmentAnnotations;
 143     this.predictSecondaryStructure = predictSecondaryStructure;
 144     this.externalSecondaryStructure = externalSecStr;
 145   }
 146
 147   public void xferSettings()
 148   {
 149     if (this.getDoXferSettings())
 150     {
 151       this.visibleChainAnnotation = StructureImportSettings
 152               .isVisibleChainAnnotation();
 153       this.predictSecondaryStructure = StructureImportSettings
 154               .isProcessSecondaryStructure();
 155       this.externalSecondaryStructure = StructureImportSettings
 156               .isExternalSecondaryStructure();
 157       this.temperatureFactorType = StructureImportSettings
 158               .getTemperatureFactorType();
 159     }
 160   }
 161
 162   public StructureFile(boolean parseImmediately, Object dataObject,
 163           DataSourceType sourceType) throws IOException
 164   {
 165     super(parseImmediately, dataObject, sourceType);
 166   }
 167
 168   public StructureFile(boolean a, FileParse fp) throws IOException
 169   {
 170     super(a, fp);
 171   }
 172
 173   public StructureFile()
 174   {
 175   }
 176
 177   protected SequenceI postProcessChain(PDBChain chain)
 178   {
 179     SequenceI pdbSequence = chain.sequence;
 180     pdbSequence.setName(getId() + "|" + pdbSequence.getName());
 181     PDBEntry entry = new PDBEntry();
 182     entry.setId(getId());
 183     entry.setFakedPDBId(!isPPDBIdAvailable());
 184     entry.setType(getStructureFileType());
 185     if (chain.id != null)
 186     {
 187       entry.setChainCode(chain.id);
 188     }
 189     if (inFile != null)
 190     {
 191       entry.setFile(inFile.getAbsolutePath());
 192     }
 193     else
 194     {
 195       entry.setFile(getDataName());
 196     }
 197
 198     DBRefEntry sourceDBRef = new DBRefEntry();
 199     sourceDBRef.setAccessionId(getId());
 200     sourceDBRef.setSource(DBRefSource.PDB);
 201     // TODO: specify version for 'PDB' database ref if it is read from a file.
 202     // TODO: decide if jalview.io should be creating primary refs!
 203     sourceDBRef.setVersion("");
 204     pdbSequence.addPDBId(entry);
 205     pdbSequence.addDBRef(sourceDBRef);
 206     SequenceI chainseq = pdbSequence;
 207     seqs.addElement(chainseq);
 208     AlignmentAnnotation[] chainannot = chainseq.getAnnotation();
 209
 210     if (chainannot != null && visibleChainAnnotation)
 211     {
 212       for (int ai = 0; ai < chainannot.length; ai++)
 213       {
 214         chainannot[ai].visible = visibleChainAnnotation;
 215         annotations.addElement(chainannot[ai]);
 216       }
 217     }
 218     return chainseq;
 219   }
 220
 221   /**
 222    * filetype of structure file - default is PDB
 223    */
 224   String structureFileType = PDBEntry.Type.PDB.toString();
 225
 226   protected void setStructureFileType(String structureFileType)
 227   {
 228     this.structureFileType = structureFileType;
 229   }
 230
 231   /**
 232    * filetype of last file processed
 233    *
 234    * @return
 235    */
 236   public String getStructureFileType()
 237   {
 238     return structureFileType;
 239   }
 240
 241   @SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
 242   protected void processPdbFileWithAnnotate3d(List<SequenceI> rna)
 243           throws Exception
 244   {
 245     // System.out.println("this is a PDB format and RNA sequence");
 246     // note: we use reflection here so that the applet can compile and run
 247     // without the HTTPClient bits and pieces needed for accessing Annotate3D
 248     // web service
 249     try
 250     {
 251       Class cl = Class.forName("jalview.ws.jws1.Annotate3D");
 252       if (cl != null)
 253       {
 254         // TODO: use the PDB ID of the structure if one is available, to save
 255         // bandwidth and avoid uploading the whole structure to the service
 256         Object annotate3d = cl.getConstructor(new Class[] {})
 257                 .newInstance(new Object[] {});
 258         AlignmentI al = ((AlignmentI) cl
 259                 .getMethod("getRNAMLFor", new Class[]
 260                 { FileParse.class })
 261                 .invoke(annotate3d, new Object[]
 262                 { new FileParse(getDataName(), dataSourceType) }));
 263         for (SequenceI sq : al.getSequences())
 264         {
 265           if (sq.getDatasetSequence() != null)
 266           {
 267             if (sq.getDatasetSequence().getAllPDBEntries() != null)
 268             {
 269               sq.getDatasetSequence().getAllPDBEntries().clear();
 270             }
 271           }
 272           else
 273           {
 274             if (sq.getAllPDBEntries() != null)
 275             {
 276               sq.getAllPDBEntries().clear();
 277             }
 278           }
 279         }
 280         replaceAndUpdateChains(rna, al, AlignSeq.DNA, false);
 281       }
 282     } catch (ClassNotFoundException x)
 283     {
 284       // ignore classnotfounds - occurs in applet
 285     }
 286   }
 287
 288   @SuppressWarnings("unchecked")
 289   protected void replaceAndUpdateChains(List<SequenceI> prot, AlignmentI al,
 290           String pep, boolean b)
 291   {
 292     List<List<? extends Object>> replaced = AlignSeq
 293             .replaceMatchingSeqsWith(seqs, annotations, prot, al, pep,
 294                     false);
 295     for (PDBChain ch : getChains())
 296     {
 297       int p = 0;
 298       for (SequenceI sq : (List<SequenceI>) replaced.get(0))
 299       {
 300         p++;
 301         if (sq == ch.sequence || sq.getDatasetSequence() == ch.sequence)
 302         {
 303           p = -p;
 304           break;
 305         }
 306       }
 307       if (p < 0)
 308       {
 309         p = -p - 1;
 310         // set shadow entry for chains
 311         ch.shadow = (SequenceI) replaced.get(1).get(p);
 312         ch.shadowMap = ((AlignSeq) replaced.get(2).get(p))
 313                 .getMappingFromS1(false);
 314       }
 315     }
 316   }
 317
 318   /**
 319    * Predict secondary structure for RNA and/or protein sequences and add as
 320    * annotations
 321    *
 322    * @param rnaSequences
 323    * @param proteinSequences
 324    */
 325   protected void addSecondaryStructure(List<SequenceI> rnaSequences,
 326           List<SequenceI> proteinSequences)
 327   {
 328     /*
 329      * Currently using Annotate3D for RNA, but only if the 'use external
 330      * prediction' flag is set
 331      */
 332     if (externalSecondaryStructure && rnaSequences.size() > 0)
 333     {
 334       try
 335       {
 336         processPdbFileWithAnnotate3d(rnaSequences);
 337       } catch (Exception x)
 338       {
 339         System.err.println("Exceptions when dealing with RNA in pdb file");
 340         x.printStackTrace();
 341
 342       }
 343     }
 344
 345     /*
 346      * Currently using JMol PDB parser for peptide
 347      */
 348     if (proteinSequences.size() > 0)
 349     {
 350       try
 351       {
 352         processWithJmolParser(proteinSequences, true);
 353       } catch (Exception x)
 354       {
 355         System.err.println(
 356                 "Exceptions from Jmol when processing data in pdb file");
 357         x.printStackTrace();
 358       }
 359     }
 360   }
 361
 362   private void processWithJmolParser(List<SequenceI> prot,
 363           boolean doXferSettings) throws MalformedURLException, IOException
 364   {
 365     FileParse fp = new FileParse(getDataName(), dataSourceType);
 366
 367     StructureImportSettings.setShowSeqFeatures(false);
 368     StructureImportSettings.setVisibleChainAnnotation(false);
 369     StructureImportSettings
 370             .setProcessSecondaryStructure(predictSecondaryStructure);
 371     StructureImportSettings
 372             .setExternalSecondaryStructure(externalSecondaryStructure);
 373     StructureImportSettings.setTemperatureFactorType(temperatureFactorType);
 374     JmolParser jmf = new JmolParser(fp, doXferSettings);
 375     AlignmentI al = new Alignment((SequenceI[]) jmf.getSeqsAsArray());
 376     jmf.addAnnotations(al);
 377     for (SequenceI sq : al.getSequences())
 378     {
 379       if (sq.getDatasetSequence() != null)
 380       {
 381         sq.getDatasetSequence().getAllPDBEntries().clear();
 382       }
 383       else
 384       {
 385         sq.getAllPDBEntries().clear();
 386       }
 387     }
 388     replaceAndUpdateChains(prot, al, AlignSeq.PEP, false);
 389     StructureImportSettings.setShowSeqFeatures(true);
 390   }
 391
 392   /**
 393    * Answers the first PDBChain found matching the given id, or null if none is
 394    * found
 395    *
 396    * @param id
 397    * @return
 398    */
 399   public PDBChain findChain(String id)
 400   {
 401     for (PDBChain chain : getChains())
 402     {
 403       if (chain.id.equals(id))
 404       {
 405         return chain;
 406       }
 407     }
 408     return null;
 409   }
 410
 411   public void makeResidueList()
 412   {
 413     for (PDBChain chain : getChains())
 414     {
 415       chain.makeResidueList(visibleChainAnnotation);
 416     }
 417   }
 418
 419   public void makeCaBondList()
 420   {
 421     for (PDBChain chain : getChains())
 422     {
 423       chain.makeCaBondList();
 424     }
 425   }
 426
 427   public void setChargeColours()
 428   {
 429     for (PDBChain chain : getChains())
 430     {
 431       chain.setChargeColours();
 432     }
 433   }
 434
 435   public void setColours(jalview.schemes.ColourSchemeI cs)
 436   {
 437     for (PDBChain chain : getChains())
 438     {
 439       chain.setChainColours(cs);
 440     }
 441   }
 442
 443   public void setChainColours()
 444   {
 445     int i = 0;
 446     for (PDBChain chain : getChains())
 447     {
 448       chain.setChainColours(Color.getHSBColor(1.0f / i++, .4f, 1.0f));
 449     }
 450   }
 451
 452   public static boolean isRNA(SequenceI seq)
 453   {
 454     int length = seq.getLength();
 455     for (int i = 0; i < length; i++)
 456     {
 457       char c = seq.getCharAt(i);
 458       if ((c != 'A') && (c != 'C') && (c != 'G') && (c != 'U'))
 459       {
 460         return false;
 461       }
 462     }
 463     return true;
 464   }
 465
 466   /**
 467    * make a friendly ID string.
 468    *
 469    * @param dataName
 470    * @return truncated dataName to after last '/' and pruned .extension if
 471    *         present
 472    */
 473   protected String safeName(String dataName)
 474   {
 475     int p = 0;
 476     while ((p = dataName.indexOf("/")) > -1 && p < dataName.length())
 477     {
 478       dataName = dataName.substring(p + 1);
 479     }
 480     if (dataName.indexOf(".") > -1)
 481     {
 482       dataName = dataName.substring(0, dataName.lastIndexOf("."));
 483     }
 484     return dataName;
 485   }
 486
 487   public String getId()
 488   {
 489     return id;
 490   }
 491
 492   public void setId(String id)
 493   {
 494     this.id = id;
 495   }
 496
 497   public Vector<PDBChain> getChains()
 498   {
 499     return chains;
 500   }
 501
 502   public void setChains(Vector<PDBChain> chains)
 503   {
 504     this.chains = chains;
 505   }
 506
 507   public Type getDbRefType()
 508   {
 509     return dbRefType;
 510   }
 511
 512   public void setDbRefType(String dbRefType)
 513   {
 514     this.dbRefType = Type.getType(dbRefType);
 515   }
 516
 517   public void setDbRefType(Type dbRefType)
 518   {
 519     this.dbRefType = dbRefType;
 520   }
 521
 522   /**
 523    * Returns a descriptor for suitable feature display settings with
 524    * <ul>
 525    * <li>ResNums or insertions features visible</li>
 526    * <li>insertions features coloured red</li>
 527    * <li>ResNum features coloured by label</li>
 528    * <li>Insertions displayed above (on top of) ResNums</li>
 529    * </ul>
 530    */
 531   @Override
 532   public FeatureSettingsModelI getFeatureColourScheme()
 533   {
 534     return new PDBFeatureSettings();
 535   }
 536
 537   /**
 538    * Answers true if the structure file has a PDBId
 539    *
 540    * @return
 541    */
 542   public boolean isPPDBIdAvailable()
 543   {
 544     return pdbIdAvailable;
 545   }
 546
 547   public void setPDBIdAvailable(boolean pdbIdAvailable)
 548   {
 549     this.pdbIdAvailable = pdbIdAvailable;
 550   }
 551 }