JAL-3763 always make a new dataset sequence for CDS sequence
[jalview.git] / src / jalview / analysis / AlignmentUtils.java
index bdcfc2a..d8c1cdf 100644 (file)
  */
 package jalview.analysis;
 
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Arrays;
+import java.util.Collection;
+import java.util.Collections;
+import java.util.HashMap;
+import java.util.HashSet;
+import java.util.Iterator;
+import java.util.LinkedHashMap;
+import java.util.List;
+import java.util.Map;
+import java.util.Map.Entry;
+import java.util.NoSuchElementException;
+import java.util.Set;
+import java.util.SortedMap;
+import java.util.TreeMap;
+
+import jalview.bin.Cache;
+import jalview.commands.RemoveGapColCommand;
 import jalview.datamodel.AlignedCodon;
 import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame;
+import jalview.datamodel.AlignedCodonFrame.SequenceToSequenceMapping;
 import jalview.datamodel.Alignment;
 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
 import jalview.datamodel.AlignmentI;
 import jalview.datamodel.DBRefEntry;
-import jalview.datamodel.DBRefSource;
-import jalview.datamodel.FeatureProperties;
+import jalview.datamodel.GeneLociI;
 import jalview.datamodel.IncompleteCodonException;
 import jalview.datamodel.Mapping;
-import jalview.datamodel.SearchResults;
 import jalview.datamodel.Sequence;
 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
 import jalview.datamodel.SequenceGroup;
 import jalview.datamodel.SequenceI;
-import jalview.io.gff.SequenceOntologyFactory;
+import jalview.datamodel.features.SequenceFeatures;
 import jalview.io.gff.SequenceOntologyI;
 import jalview.schemes.ResidueProperties;
 import jalview.util.Comparison;
 import jalview.util.DBRefUtils;
+import jalview.util.IntRangeComparator;
 import jalview.util.MapList;
 import jalview.util.MappingUtils;
 
-import java.util.ArrayList;
-import java.util.Arrays;
-import java.util.Collection;
-import java.util.Collections;
-import java.util.Comparator;
-import java.util.HashMap;
-import java.util.HashSet;
-import java.util.Iterator;
-import java.util.LinkedHashMap;
-import java.util.List;
-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.
@@ -67,6 +70,52 @@ import java.util.TreeMap;
  */
 public class AlignmentUtils
 {
+  private static final int CODON_LENGTH = 3;
+
+  private static final String SEQUENCE_VARIANT = "sequence_variant:";
+
+  /*
+   * the 'id' attribute is provided for variant features fetched from
+   * Ensembl using its REST service with JSON format 
+   */
+  public static final String VARIANT_ID = "id";
+
+  /**
+   * A data model to hold the 'normal' base value at a position, and an optional
+   * sequence variant feature
+   */
+  static final class DnaVariant
+  {
+    final String base;
+
+    SequenceFeature variant;
+
+    DnaVariant(String nuc)
+    {
+      base = nuc;
+      variant = null;
+    }
+
+    DnaVariant(String nuc, SequenceFeature var)
+    {
+      base = nuc;
+      variant = var;
+    }
+
+    public String getSource()
+    {
+      return variant == null ? null : variant.getFeatureGroup();
+    }
+
+    /**
+     * toString for aid in the debugger only
+     */
+    @Override
+    public String toString()
+    {
+      return base + ":" + (variant == null ? "" : variant.getDescription());
+    }
+  }
 
   /**
    * given an existing alignment, create a new alignment including all, or up to
@@ -78,7 +127,7 @@ public class AlignmentUtils
    */
   public static AlignmentI expandContext(AlignmentI core, int flankSize)
   {
-    List<SequenceI> sq = new ArrayList<SequenceI>();
+    List<SequenceI> sq = new ArrayList<>();
     int maxoffset = 0;
     for (SequenceI s : core.getSequences())
     {
@@ -131,10 +180,12 @@ public class AlignmentUtils
         }
       }
       // TODO use Character.toLowerCase to avoid creating String objects?
-      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
-              + dstream_ds)).toLowerCase().toCharArray();
+      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 + dstream_ds)).toLowerCase()
+                      .toCharArray();
       char[] coreseq = s.getSequence();
       char[] nseq = new char[offset + upstream.length + downstream.length
               + coreseq.length];
@@ -149,8 +200,8 @@ public class AlignmentUtils
       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(downstream, 0, nseq,
+              p + coreseq.length + upstream.length, downstream.length);
       s.setSequence(new String(nseq));
       s.setStart(s.getStart() - ustream_ds);
       s.setEnd(s_end + downstream.length);
@@ -206,7 +257,7 @@ public class AlignmentUtils
   public static Map<String, List<SequenceI>> getSequencesByName(
           AlignmentI al)
   {
-    Map<String, List<SequenceI>> theMap = new LinkedHashMap<String, List<SequenceI>>();
+    Map<String, List<SequenceI>> theMap = new LinkedHashMap<>();
     for (SequenceI seq : al.getSequences())
     {
       String name = seq.getName();
@@ -215,7 +266,7 @@ public class AlignmentUtils
         List<SequenceI> seqs = theMap.get(name);
         if (seqs == null)
         {
-          seqs = new ArrayList<SequenceI>();
+          seqs = new ArrayList<>();
           theMap.put(name, seqs);
         }
         seqs.add(seq);
@@ -242,8 +293,8 @@ public class AlignmentUtils
       return false;
     }
 
-    Set<SequenceI> mappedDna = new HashSet<SequenceI>();
-    Set<SequenceI> mappedProtein = new HashSet<SequenceI>();
+    Set<SequenceI> mappedDna = new HashSet<>();
+    Set<SequenceI> mappedProtein = new HashSet<>();
 
     /*
      * First pass - map sequences where cross-references exist. This include
@@ -277,9 +328,9 @@ public class AlignmentUtils
    * @return
    */
   protected static boolean mapProteinToCdna(
-          final AlignmentI proteinAlignment,
-          final AlignmentI cdnaAlignment, Set<SequenceI> mappedDna,
-          Set<SequenceI> mappedProtein, boolean xrefsOnly)
+          final AlignmentI proteinAlignment, final AlignmentI cdnaAlignment,
+          Set<SequenceI> mappedDna, Set<SequenceI> mappedProtein,
+          boolean xrefsOnly)
   {
     boolean mappingExistsOrAdded = false;
     List<SequenceI> thisSeqs = proteinAlignment.getSequences();
@@ -308,9 +359,8 @@ public class AlignmentUtils
          * Don't map non-xrefd sequences more than once each. This heuristic
          * allows us to pair up similar sequences in ordered alignments.
          */
-        if (!xrefsOnly
-                && (mappedProtein.contains(aaSeq) || mappedDna
-                        .contains(cdnaSeq)))
+        if (!xrefsOnly && (mappedProtein.contains(aaSeq)
+                || mappedDna.contains(cdnaSeq)))
         {
           continue;
         }
@@ -321,7 +371,7 @@ public class AlignmentUtils
         }
         else
         {
-          MapList map = mapProteinSequenceToCdna(aaSeq, cdnaSeq);
+          MapList map = mapCdnaToProtein(aaSeq, cdnaSeq);
           if (map != null)
           {
             acf.addMap(cdnaSeq, aaSeq, map);
@@ -344,7 +394,7 @@ public class AlignmentUtils
    * Answers true if the mappings include one between the given (dataset)
    * sequences.
    */
-  public static boolean mappingExists(List<AlignedCodonFrame> mappings,
+  protected static boolean mappingExists(List<AlignedCodonFrame> mappings,
           SequenceI aaSeq, SequenceI cdnaSeq)
   {
     if (mappings != null)
@@ -361,16 +411,23 @@ public class AlignmentUtils
   }
 
   /**
-   * 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.
+   * Builds a mapping (if possible) of a cDNA to a protein sequence.
+   * <ul>
+   * <li>first checks if the cdna translates exactly to the protein
+   * sequence</li>
+   * <li>else checks for translation after removing a STOP codon</li>
+   * <li>else checks for translation after removing a START codon</li>
+   * <li>if that fails, inspect CDS features on the cDNA sequence</li>
+   * </ul>
+   * Returns null if no mapping is determined.
    * 
-   * @param proteinSeqs
+   * @param proteinSeq
+   *          the aligned protein sequence
    * @param cdnaSeq
+   *          the aligned cdna sequence
    * @return
    */
-  public static MapList mapProteinSequenceToCdna(SequenceI proteinSeq,
+  public static MapList mapCdnaToProtein(SequenceI proteinSeq,
           SequenceI cdnaSeq)
   {
     /*
@@ -379,8 +436,9 @@ public class AlignmentUtils
      * String objects.
      */
     final SequenceI proteinDataset = proteinSeq.getDatasetSequence();
-    char[] aaSeqChars = proteinDataset != null ? proteinDataset
-            .getSequence() : proteinSeq.getSequence();
+    char[] aaSeqChars = proteinDataset != null
+            ? proteinDataset.getSequence()
+            : proteinSeq.getSequence();
     final SequenceI cdnaDataset = cdnaSeq.getDatasetSequence();
     char[] cdnaSeqChars = cdnaDataset != null ? cdnaDataset.getSequence()
             : cdnaSeq.getSequence();
@@ -392,7 +450,7 @@ public class AlignmentUtils
     /*
      * cdnaStart/End, proteinStartEnd are base 1 (for dataset sequence mapping)
      */
-    final int mappedLength = 3 * aaSeqChars.length;
+    final int mappedLength = CODON_LENGTH * aaSeqChars.length;
     int cdnaLength = cdnaSeqChars.length;
     int cdnaStart = cdnaSeq.getStart();
     int cdnaEnd = cdnaSeq.getEnd();
@@ -400,18 +458,18 @@ public class AlignmentUtils
     final int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
 
     /*
-     * If lengths don't match, try ignoring stop codon.
+     * If lengths don't match, try ignoring stop codon (if present)
      */
     if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2)
     {
-      String lastCodon = String.valueOf(cdnaSeqChars, cdnaLength - 3, 3)
-              .toUpperCase();
-      for (String stop : ResidueProperties.STOP)
+      String lastCodon = String.valueOf(cdnaSeqChars,
+              cdnaLength - CODON_LENGTH, CODON_LENGTH).toUpperCase();
+      for (String stop : ResidueProperties.STOP_CODONS)
       {
         if (lastCodon.equals(stop))
         {
-          cdnaEnd -= 3;
-          cdnaLength -= 3;
+          cdnaEnd -= CODON_LENGTH;
+          cdnaLength -= CODON_LENGTH;
           break;
         }
       }
@@ -421,27 +479,30 @@ public class AlignmentUtils
      * If lengths still don't match, try ignoring start codon.
      */
     int startOffset = 0;
-    if (cdnaLength != mappedLength
-            && cdnaLength > 2
-            && String.valueOf(cdnaSeqChars, 0, 3).toUpperCase()
+    if (cdnaLength != mappedLength && cdnaLength > 2
+            && String.valueOf(cdnaSeqChars, 0, CODON_LENGTH).toUpperCase()
                     .equals(ResidueProperties.START))
     {
-      startOffset += 3;
-      cdnaStart += 3;
-      cdnaLength -= 3;
+      startOffset += CODON_LENGTH;
+      cdnaStart += CODON_LENGTH;
+      cdnaLength -= CODON_LENGTH;
     }
 
-    if (cdnaLength != mappedLength)
-    {
-      return null;
-    }
-    if (!translatesAs(cdnaSeqChars, startOffset, aaSeqChars))
+    if (translatesAs(cdnaSeqChars, startOffset, aaSeqChars))
     {
-      return null;
+      /*
+       * protein is translation of dna (+/- start/stop codons)
+       */
+      MapList map = new MapList(new int[] { cdnaStart, cdnaEnd },
+              new int[]
+              { proteinStart, proteinEnd }, CODON_LENGTH, 1);
+      return map;
     }
-    MapList map = new MapList(new int[] { cdnaStart, cdnaEnd }, new int[] {
-        proteinStart, proteinEnd }, 3, 1);
-    return map;
+
+    /*
+     * translation failed - try mapping CDS annotated regions of dna
+     */
+    return mapCdsToProtein(cdnaSeq, proteinSeq);
   }
 
   /**
@@ -462,17 +523,20 @@ public class AlignmentUtils
       return false;
     }
 
-    int aaResidue = 0;
-    for (int i = cdnaStart; i < cdnaSeqChars.length - 2
-            && aaResidue < aaSeqChars.length; i += 3, aaResidue++)
+    int aaPos = 0;
+    int dnaPos = cdnaStart;
+    for (; dnaPos < cdnaSeqChars.length - 2
+            && aaPos < aaSeqChars.length; dnaPos += CODON_LENGTH, aaPos++)
     {
-      String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, i, 3);
+      String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
       final String translated = ResidueProperties.codonTranslate(codon);
+
       /*
        * allow * in protein to match untranslatable in dna
        */
-      final char aaRes = aaSeqChars[aaResidue];
-      if ((translated == null || "STOP".equals(translated)) && aaRes == '*')
+      final char aaRes = aaSeqChars[aaPos];
+      if ((translated == null || ResidueProperties.STOP.equals(translated))
+              && aaRes == '*')
       {
         continue;
       }
@@ -484,8 +548,33 @@ public class AlignmentUtils
         return false;
       }
     }
-    // fail if we didn't match all of the aa sequence
-    return (aaResidue == aaSeqChars.length);
+
+    /*
+     * check we matched all of the protein sequence
+     */
+    if (aaPos != aaSeqChars.length)
+    {
+      return false;
+    }
+
+    /*
+     * check we matched all of the dna except
+     * for optional trailing STOP codon
+     */
+    if (dnaPos == cdnaSeqChars.length)
+    {
+      return true;
+    }
+    if (dnaPos == cdnaSeqChars.length - CODON_LENGTH)
+    {
+      String codon = String.valueOf(cdnaSeqChars, dnaPos, CODON_LENGTH);
+      if (ResidueProperties.STOP
+              .equals(ResidueProperties.codonTranslate(codon)))
+      {
+        return true;
+      }
+    }
+    return false;
   }
 
   /**
@@ -527,7 +616,7 @@ public class AlignmentUtils
     AlignedCodonFrame mapping = null;
     for (AlignedCodonFrame mp : mappings)
     {
-      alignFrom = mp.findAlignedSequence(seq.getDatasetSequence(), al);
+      alignFrom = mp.findAlignedSequence(seq, al);
       if (alignFrom != null)
       {
         mapping = mp;
@@ -558,10 +647,9 @@ public class AlignmentUtils
    * @param preserveUnmappedGaps
    * @param preserveMappedGaps
    */
-  public static void alignSequenceAs(SequenceI alignTo,
-          SequenceI alignFrom, AlignedCodonFrame mapping, String myGap,
-          char sourceGap, boolean preserveMappedGaps,
-          boolean preserveUnmappedGaps)
+  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
 
@@ -577,15 +665,16 @@ public class AlignmentUtils
     int toOffset = alignTo.getStart() - 1;
     int sourceGapMappedLength = 0;
     boolean inExon = false;
-    final char[] thisSeq = alignTo.getSequence();
-    final char[] thatAligned = alignFrom.getSequence();
-    StringBuilder thisAligned = new StringBuilder(2 * thisSeq.length);
+    final int toLength = alignTo.getLength();
+    final int fromLength = alignFrom.getLength();
+    StringBuilder thisAligned = new StringBuilder(2 * toLength);
 
     /*
      * Traverse the 'model' aligned sequence
      */
-    for (char sourceChar : thatAligned)
+    for (int i = 0; i < fromLength; i++)
     {
+      char sourceChar = alignFrom.getCharAt(i);
       if (sourceChar == sourceGap)
       {
         sourceGapMappedLength += ratio;
@@ -625,9 +714,9 @@ public class AlignmentUtils
        */
       int intronLength = 0;
       while (basesWritten + toOffset < mappedCodonEnd
-              && thisSeqPos < thisSeq.length)
+              && thisSeqPos < toLength)
       {
-        final char c = thisSeq[thisSeqPos++];
+        final char c = alignTo.getCharAt(thisSeqPos++);
         if (c != myGapChar)
         {
           basesWritten++;
@@ -653,7 +742,7 @@ public class AlignmentUtils
             int gapsToAdd = calculateGapsToInsert(preserveMappedGaps,
                     preserveUnmappedGaps, sourceGapMappedLength, inExon,
                     trailingCopiedGap.length(), intronLength, startOfCodon);
-            for (int i = 0; i < gapsToAdd; i++)
+            for (int k = 0; k < gapsToAdd; k++)
             {
               thisAligned.append(myGapChar);
             }
@@ -681,9 +770,9 @@ public class AlignmentUtils
      * At end of model aligned sequence. Copy any remaining target sequence, optionally
      * including (intron) gaps.
      */
-    while (thisSeqPos < thisSeq.length)
+    while (thisSeqPos < toLength)
     {
-      final char c = thisSeq[thisSeqPos++];
+      final char c = alignTo.getCharAt(thisSeqPos++);
       if (c != myGapChar || preserveUnmappedGaps)
       {
         thisAligned.append(c);
@@ -756,8 +845,9 @@ public class AlignmentUtils
         }
         else
         {
-          gapsToAdd = Math.min(intronLength + trailingGapLength
-                  - sourceGapMappedLength, trailingGapLength);
+          gapsToAdd = Math.min(
+                  intronLength + trailingGapLength - sourceGapMappedLength,
+                  trailingGapLength);
         }
       }
     }
@@ -776,160 +866,225 @@ public class AlignmentUtils
   }
 
   /**
-   * 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.
+   * Realigns the given protein to match the alignment of the dna, using codon
+   * mappings to translate aligned codon positions to protein residues.
    * 
-   * @param sequences
-   * @param gapCharacter
-   * @param mappings
-   * @return
+   * @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 List<SequenceI> getAlignedTranslation(
-          List<SequenceI> sequences, char gapCharacter,
-          Set<AlignedCodonFrame> mappings)
+  public static int alignProteinAsDna(AlignmentI protein, AlignmentI dna)
   {
-    List<SequenceI> alignedSeqs = new ArrayList<SequenceI>();
-
-    for (SequenceI seq : sequences)
+    if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
     {
-      List<SequenceI> mapped = getAlignedTranslation(seq, gapCharacter,
-              mappings);
-      alignedSeqs.addAll(mapped);
+      System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
+      return 0;
     }
-    return alignedSeqs;
+    List<SequenceI> unmappedProtein = new ArrayList<>();
+    Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = buildCodonColumnsMap(
+            protein, dna, unmappedProtein);
+    return alignProteinAs(protein, alignedCodons, unmappedProtein);
   }
 
   /**
-   * 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.
+   * Realigns the given dna to match the alignment of the protein, using codon
+   * mappings to translate aligned peptide positions to codons.
    * 
-   * @param seq
-   * @param gapCharacter
-   * @param mappings
-   * @return
+   * Always produces a padded CDS alignment.
+   * 
+   * @param dna
+   *          the alignment whose sequences are realigned by this method
+   * @param protein
+   *          the protein alignment whose alignment we are 'copying'
+   * @return the number of sequences that were realigned
    */
-  protected static List<SequenceI> getAlignedTranslation(SequenceI seq,
-          char gapCharacter, Set<AlignedCodonFrame> mappings)
+  public static int alignCdsAsProtein(AlignmentI dna, AlignmentI protein)
   {
-    List<SequenceI> result = new ArrayList<SequenceI>();
-    for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
+    if (protein.isNucleotide() || !dna.isNucleotide())
+    {
+      System.err.println("Wrong alignment type in alignProteinAsDna");
+      return 0;
+    }
+    // todo: implement this
+    List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
+    int alignedCount = 0;
+    int width = 0; // alignment width for padding CDS
+    for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
     {
-      if (mapping.involvesSequence(seq))
+      if (alignCdsSequenceAsProtein(dnaSeq, protein, mappings,
+              dna.getGapCharacter()))
       {
-        SequenceI mapped = getAlignedTranslation(seq, gapCharacter, mapping);
-        if (mapped != null)
-        {
-          result.add(mapped);
-        }
+        alignedCount++;
       }
+      width = Math.max(dnaSeq.getLength(), width);
     }
-    return result;
+    int oldwidth;
+    int diff;
+    for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
+    {
+      oldwidth = dnaSeq.getLength();
+      diff = width - oldwidth;
+      if (diff > 0)
+      {
+        dnaSeq.insertCharAt(oldwidth, diff, dna.getGapCharacter());
+      }
+    }
+    return alignedCount;
   }
 
   /**
-   * Returns the translation of 'seq' (as held in the mapping) with
-   * corresponding alignment (gaps).
+   * Helper method to align (if possible) the dna sequence to match the
+   * alignment of a mapped protein sequence. This is currently limited to
+   * handling coding sequence only.
    * 
-   * @param seq
-   * @param gapCharacter
-   * @param mapping
+   * @param cdsSeq
+   * @param protein
+   * @param mappings
+   * @param gapChar
    * @return
    */
-  protected static SequenceI getAlignedTranslation(SequenceI seq,
-          char gapCharacter, AlignedCodonFrame mapping)
+  static boolean alignCdsSequenceAsProtein(SequenceI cdsSeq,
+          AlignmentI protein, List<AlignedCodonFrame> mappings,
+          char gapChar)
   {
-    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
+    SequenceI cdsDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
+    if (cdsDss == null)
     {
-      // mapping is from nucleotide to protein
-      mapTo = mapping.getAaForDnaSeq(seq);
-      fromRatio = 3;
+      System.err
+              .println("alignCdsSequenceAsProtein needs aligned sequence!");
+      return false;
     }
-    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())
+    List<AlignedCodonFrame> dnaMappings = MappingUtils
+            .findMappingsForSequence(cdsSeq, mappings);
+    for (AlignedCodonFrame mapping : dnaMappings)
     {
-      if (c == gapCharacter)
-      {
-        gapWidth++;
-        if (gapWidth >= fromRatio)
-        {
-          newseq.append(gap);
-          gapWidth = 0;
-        }
-      }
-      else
+      List<SequenceToSequenceMapping> foundMap=new ArrayList<>();
+      SequenceI peptide = mapping.findAlignedSequence(cdsSeq, protein,foundMap);
+      if (peptide != null)
       {
-        phrase[phraseOffset++] = residueNo + 1;
-        if (phraseOffset == fromRatio)
+        final int peptideLength = peptide.getLength();
+        Mapping map = foundMap.get(0).getMapping();
+        if (map != null)
         {
+          MapList mapList = map.getMap();
+          if (map.getTo() == peptide.getDatasetSequence())
+          {
+            mapList = mapList.getInverse();
+          }
+          final int cdsLength = cdsDss.getLength();
+          int mappedFromLength = MappingUtils.getLength(mapList
+                  .getFromRanges());
+          int mappedToLength = MappingUtils
+                  .getLength(mapList.getToRanges());
+          boolean addStopCodon = (cdsLength == mappedFromLength
+                  * CODON_LENGTH + CODON_LENGTH)
+                  || (peptide.getDatasetSequence()
+                          .getLength() == mappedFromLength - 1);
+          if (cdsLength != mappedToLength && !addStopCodon)
+          {
+            System.err.println(String.format(
+                    "Can't align cds as protein (length mismatch %d/%d): %s",
+                    cdsLength, mappedToLength, cdsSeq.getName()));
+          }
+
+          /*
+           * pre-fill the aligned cds sequence with gaps
+           */
+          char[] alignedCds = new char[peptideLength * CODON_LENGTH
+                  + (addStopCodon ? CODON_LENGTH : 0)];
+          Arrays.fill(alignedCds, gapChar);
+
           /*
-           * 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.
+           * walk over the aligned peptide sequence and insert mapped 
+           * codons for residues in the aligned cds sequence 
            */
-          SearchResults sr = new SearchResults();
-          for (int pos : phrase)
+          int copiedBases = 0;
+          int cdsStart = cdsDss.getStart();
+          int proteinPos = peptide.getStart() - 1;
+          int cdsCol = 0;
+
+          for (int col = 0; col < peptideLength; col++)
           {
-            mapping.markMappedRegion(seq, pos, sr);
+            char residue = peptide.getCharAt(col);
+
+            if (Comparison.isGap(residue))
+            {
+              cdsCol += CODON_LENGTH;
+            }
+            else
+            {
+              proteinPos++;
+              int[] codon = mapList.locateInTo(proteinPos, proteinPos);
+              if (codon == null)
+              {
+                // e.g. incomplete start codon, X in peptide
+                cdsCol += CODON_LENGTH;
+              }
+              else
+              {
+                for (int j = codon[0]; j <= codon[1]; j++)
+                {
+                  char mappedBase = cdsDss.getCharAt(j - cdsStart);
+                  alignedCds[cdsCol++] = mappedBase;
+                  copiedBases++;
+                }
+              }
+            }
           }
-          newseq.append(sr.getCharacters());
-          if (first)
+
+          /*
+           * append stop codon if not mapped from protein,
+           * closing it up to the end of the mapped sequence
+           */
+          if (copiedBases == cdsLength - CODON_LENGTH)
           {
-            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);
+            for (int i = alignedCds.length - 1; i >= 0; i--)
+            {
+              if (!Comparison.isGap(alignedCds[i]))
+              {
+                cdsCol = i + 1; // gap just after end of sequence
+                break;
+              }
+            }
+            for (int i = cdsLength - CODON_LENGTH; i < cdsLength; i++)
+            {
+              alignedCds[cdsCol++] = cdsDss.getCharAt(i);
+            }
           }
-          phraseOffset = 0;
+          cdsSeq.setSequence(new String(alignedCds));
+          return true;
         }
-        residueNo++;
       }
     }
-    alignedSeq.setSequence(newseq.toString());
-    return alignedSeq;
+    return false;
   }
 
   /**
-   * Realigns the given protein to match the alignment of the dna, using codon
-   * mappings to translate aligned codon positions to protein residues.
+   * Builds a map whose key is an aligned codon position (3 alignment column
+   * numbers base 0), and whose value is a map from protein sequence to each
+   * protein's peptide residue for that codon. The map generates an ordering of
+   * the codons, and allows us to read off the peptides at each position in
+   * order to assemble 'aligned' protein sequences.
    * 
    * @param protein
-   *          the alignment whose sequences are realigned by this method
+   *          the protein alignment
    * @param dna
-   *          the dna alignment whose alignment we are 'copying'
-   * @return the number of sequences that were realigned
+   *          the coding dna alignment
+   * @param unmappedProtein
+   *          any unmapped proteins are added to this list
+   * @return
    */
-  public static int alignProteinAsDna(AlignmentI protein, AlignmentI dna)
+  protected static Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> buildCodonColumnsMap(
+          AlignmentI protein, AlignmentI dna,
+          List<SequenceI> unmappedProtein)
   {
-    List<SequenceI> unmappedProtein = new ArrayList<SequenceI>();
+    /*
+     * maintain a list of any proteins with no mappings - these will be
+     * rendered 'as is' in the protein alignment as we can't align them
+     */
     unmappedProtein.addAll(protein.getSequences());
 
     List<AlignedCodonFrame> mappings = protein.getCodonFrames();
@@ -939,24 +1094,115 @@ public class AlignmentUtils
      * {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>>(
+    Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons = new TreeMap<>(
             new CodonComparator());
+
     for (SequenceI dnaSeq : dna.getSequences())
     {
       for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
       {
-        Mapping seqMap = mapping.getMappingForSequence(dnaSeq);
-        SequenceI prot = mapping.findAlignedSequence(
-                dnaSeq.getDatasetSequence(), protein);
+        SequenceI prot = mapping.findAlignedSequence(dnaSeq, protein);
         if (prot != null)
         {
-          addCodonPositions(dnaSeq, prot, protein.getGapCharacter(),
-                  seqMap, alignedCodons);
+          Mapping seqMap = mapping.getMappingForSequence(dnaSeq);
+          addCodonPositions(dnaSeq, prot, protein.getGapCharacter(), seqMap,
+                  alignedCodons);
           unmappedProtein.remove(prot);
         }
       }
     }
-    return alignProteinAs(protein, alignedCodons, unmappedProtein);
+
+    /*
+     * Finally add any unmapped peptide start residues (e.g. for incomplete
+     * codons) as if at the codon position before the second residue
+     */
+    // TODO resolve JAL-2022 so this fudge can be removed
+    int mappedSequenceCount = protein.getHeight() - unmappedProtein.size();
+    addUnmappedPeptideStarts(alignedCodons, mappedSequenceCount);
+
+    return alignedCodons;
+  }
+
+  /**
+   * Scans for any protein mapped from position 2 (meaning unmapped start
+   * position e.g. an incomplete codon), and synthesizes a 'codon' for it at the
+   * preceding position in the alignment
+   * 
+   * @param alignedCodons
+   *          the codon-to-peptide map
+   * @param mappedSequenceCount
+   *          the number of distinct sequences in the map
+   */
+  protected static void addUnmappedPeptideStarts(
+          Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
+          int mappedSequenceCount)
+  {
+    // TODO delete this ugly hack once JAL-2022 is resolved
+    // i.e. we can model startPhase > 0 (incomplete start codon)
+
+    List<SequenceI> sequencesChecked = new ArrayList<>();
+    AlignedCodon lastCodon = null;
+    Map<SequenceI, AlignedCodon> toAdd = new HashMap<>();
+
+    for (Entry<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> entry : alignedCodons
+            .entrySet())
+    {
+      for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> sequenceCodon : entry.getValue()
+              .entrySet())
+      {
+        SequenceI seq = sequenceCodon.getKey();
+        if (sequencesChecked.contains(seq))
+        {
+          continue;
+        }
+        sequencesChecked.add(seq);
+        AlignedCodon codon = sequenceCodon.getValue();
+        if (codon.peptideCol > 1)
+        {
+          System.err.println(
+                  "Problem mapping protein with >1 unmapped start positions: "
+                          + seq.getName());
+        }
+        else if (codon.peptideCol == 1)
+        {
+          /*
+           * first position (peptideCol == 0) was unmapped - add it
+           */
+          if (lastCodon != null)
+          {
+            AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(lastCodon.pos1,
+                    lastCodon.pos2, lastCodon.pos3,
+                    String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
+            toAdd.put(seq, firstPeptide);
+          }
+          else
+          {
+            /*
+             * unmapped residue at start of alignment (no prior column) -
+             * 'insert' at nominal codon [0, 0, 0]
+             */
+            AlignedCodon firstPeptide = new AlignedCodon(0, 0, 0,
+                    String.valueOf(seq.getCharAt(0)), 0);
+            toAdd.put(seq, firstPeptide);
+          }
+        }
+        if (sequencesChecked.size() == mappedSequenceCount)
+        {
+          // no need to check past first mapped position in all sequences
+          break;
+        }
+      }
+      lastCodon = entry.getKey();
+    }
+
+    /*
+     * add any new codons safely after iterating over the map
+     */
+    for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> startCodon : toAdd.entrySet())
+    {
+      addCodonToMap(alignedCodons, startCodon.getValue(),
+              startCodon.getKey());
+    }
   }
 
   /**
@@ -971,37 +1217,51 @@ public class AlignmentUtils
    * @return
    */
   protected static int alignProteinAs(AlignmentI protein,
-          Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, String>> alignedCodons,
+          Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
           List<SequenceI> unmappedProtein)
   {
     /*
-     * Prefill aligned sequences with gaps before inserting aligned protein
-     * residues.
+     * prefill peptide sequences with gaps 
      */
     int alignedWidth = alignedCodons.size();
     char[] gaps = new char[alignedWidth];
     Arrays.fill(gaps, protein.getGapCharacter());
-    String allGaps = String.valueOf(gaps);
+    Map<SequenceI, char[]> peptides = new HashMap<>();
     for (SequenceI seq : protein.getSequences())
     {
       if (!unmappedProtein.contains(seq))
       {
-        seq.setSequence(allGaps);
+        peptides.put(seq, Arrays.copyOf(gaps, gaps.length));
       }
     }
 
+    /*
+     * Traverse the codons left to right (as defined by CodonComparator)
+     * and insert peptides in each column where the sequence is mapped.
+     * This gives a peptide 'alignment' where residues are aligned if their
+     * corresponding codons occupy the same columns in the cdna alignment.
+     */
     int column = 0;
     for (AlignedCodon codon : alignedCodons.keySet())
     {
-      final Map<SequenceI, String> columnResidues = alignedCodons
+      final Map<SequenceI, AlignedCodon> columnResidues = alignedCodons
               .get(codon);
-      for (Entry<SequenceI, String> entry : columnResidues.entrySet())
+      for (Entry<SequenceI, AlignedCodon> entry : columnResidues.entrySet())
       {
-        // place translated codon at its column position in sequence
-        entry.getKey().getSequence()[column] = entry.getValue().charAt(0);
+        char residue = entry.getValue().product.charAt(0);
+        peptides.get(entry.getKey())[column] = residue;
       }
       column++;
     }
+
+    /*
+     * and finally set the constructed sequences
+     */
+    for (Entry<SequenceI, char[]> entry : peptides.entrySet())
+    {
+      entry.getKey().setSequence(new String(entry.getValue()));
+    }
+
     return 0;
   }
 
@@ -1023,36 +1283,59 @@ public class AlignmentUtils
    */
   static void addCodonPositions(SequenceI dna, SequenceI protein,
           char gapChar, Mapping seqMap,
-          Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, String>> alignedCodons)
+          Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons)
   {
     Iterator<AlignedCodon> codons = seqMap.getCodonIterator(dna, gapChar);
+
+    /*
+     * add codon positions, and their peptide translations, to the alignment
+     * map, while remembering the first codon mapped
+     */
     while (codons.hasNext())
     {
       try
       {
         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);
+        addCodonToMap(alignedCodons, codon, protein);
       } catch (IncompleteCodonException e)
       {
         // possible incomplete trailing codon - ignore
+      } catch (NoSuchElementException e)
+      {
+        // possibly peptide lacking STOP
       }
     }
   }
 
   /**
+   * Helper method to add a codon-to-peptide entry to the aligned codons map
+   * 
+   * @param alignedCodons
+   * @param codon
+   * @param protein
+   */
+  protected static void addCodonToMap(
+          Map<AlignedCodon, Map<SequenceI, AlignedCodon>> alignedCodons,
+          AlignedCodon codon, SequenceI protein)
+  {
+    Map<SequenceI, AlignedCodon> seqProduct = alignedCodons.get(codon);
+    if (seqProduct == null)
+    {
+      seqProduct = new HashMap<>();
+      alignedCodons.put(codon, seqProduct);
+    }
+    seqProduct.put(protein, codon);
+  }
+
+  /**
    * Returns true if a cDNA/Protein mapping either exists, or could be made,
    * between at least one pair of sequences in the two alignments. Currently,
    * the logic is:
    * <ul>
    * <li>One alignment must be nucleotide, and the other protein</li>
    * <li>At least one pair of sequences must be already mapped, or mappable</li>
-   * <li>Mappable means the nucleotide translation matches the protein sequence</li>
+   * <li>Mappable means the nucleotide translation matches the protein
+   * sequence</li>
    * <li>The translation may ignore start and stop codons if present in the
    * nucleotide</li>
    * </ul>
@@ -1108,9 +1391,10 @@ public class AlignmentUtils
       return false;
     }
 
-    SequenceI dnaDs = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq : dnaSeq
-            .getDatasetSequence();
-    SequenceI proteinDs = proteinSeq.getDatasetSequence() == null ? proteinSeq
+    SequenceI dnaDs = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
+            : dnaSeq.getDatasetSequence();
+    SequenceI proteinDs = proteinSeq.getDatasetSequence() == null
+            ? proteinSeq
             : proteinSeq.getDatasetSequence();
 
     for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
@@ -1128,7 +1412,7 @@ public class AlignmentUtils
      * Just try to make a mapping (it is not yet stored), test whether
      * successful.
      */
-    return mapProteinSequenceToCdna(proteinDs, dnaDs) != null;
+    return mapCdnaToProtein(proteinDs, dnaDs) != null;
   }
 
   /**
@@ -1147,8 +1431,7 @@ public class AlignmentUtils
    *          the alignment to check for presence of annotations
    */
   public static void findAddableReferenceAnnotations(
-          List<SequenceI> sequenceScope,
-          Map<String, String> labelForCalcId,
+          List<SequenceI> sequenceScope, Map<String, String> labelForCalcId,
           final Map<SequenceI, List<AlignmentAnnotation>> candidates,
           AlignmentI al)
   {
@@ -1175,7 +1458,7 @@ public class AlignmentUtils
       {
         continue;
       }
-      final List<AlignmentAnnotation> result = new ArrayList<AlignmentAnnotation>();
+      final List<AlignmentAnnotation> result = new ArrayList<>();
       for (AlignmentAnnotation dsann : datasetAnnotations)
       {
         /*
@@ -1252,8 +1535,8 @@ public class AlignmentUtils
 
   /**
    * Set visibility of alignment annotations of specified types (labels), for
-   * specified sequences. This supports controls like
-   * "Show all secondary structure", "Hide all Temp factor", etc.
+   * specified sequences. This supports controls like "Show all secondary
+   * structure", "Hide all Temp factor", etc.
    * 
    * @al the alignment to scan for annotations
    * @param types
@@ -1270,15 +1553,18 @@ public class AlignmentUtils
           Collection<String> types, List<SequenceI> forSequences,
           boolean anyType, boolean doShow)
   {
-    for (AlignmentAnnotation aa : al.getAlignmentAnnotation())
+    AlignmentAnnotation[] anns = al.getAlignmentAnnotation();
+    if (anns != null)
     {
-      if (anyType || types.contains(aa.label))
+      for (AlignmentAnnotation aa : anns)
       {
-        if ((aa.sequenceRef != null)
-                && (forSequences == null || forSequences
-                        .contains(aa.sequenceRef)))
+        if (anyType || types.contains(aa.label))
         {
-          aa.visible = doShow;
+          if ((aa.sequenceRef != null) && (forSequences == null
+                  || forSequences.contains(aa.sequenceRef)))
+          {
+            aa.visible = doShow;
+          }
         }
       }
     }
@@ -1331,230 +1617,533 @@ public class AlignmentUtils
 
   /**
    * Constructs an alignment consisting of the mapped (CDS) regions in the given
-   * nucleotide sequences, and updates mappings to match. The new sequences are
-   * aligned as per the original sequences (with gapped columns omitted).
+   * nucleotide sequences, and updates mappings to match. The CDS sequences are
+   * added to the original alignment's dataset, which is shared by the new
+   * alignment. Mappings from nucleotide to CDS, and from CDS to protein, are
+   * added to the alignment dataset.
    * 
    * @param dna
-   *          aligned dna sequences
-   * @param mappings
-   *          from dna to protein; these are replaced with new mappings
-   * @param gapChar
+   *          aligned nucleotide (dna or cds) sequences
+   * @param dataset
+   *          the alignment dataset the sequences belong to
+   * @param products
+   *          (optional) to restrict results to CDS that map to specified
+   *          protein products
    * @return an alignment whose sequences are the cds-only parts of the dna
    *         sequences (or null if no mappings are found)
    */
   public static AlignmentI makeCdsAlignment(SequenceI[] dna,
-          List<AlignedCodonFrame> mappings, char gapChar)
+          AlignmentI dataset, SequenceI[] products)
   {
-    List<int[]> cdsColumns = findCdsColumns(dna);
-
-    /*
-     * create CDS sequences and new mappings 
-     * (from cdna to cds, and cds to peptide)
-     */
-    List<AlignedCodonFrame> newMappings = new ArrayList<AlignedCodonFrame>();
-    List<SequenceI> cdsSequences = new ArrayList<SequenceI>();
-
-    for (SequenceI dnaSeq : dna)
+    if (dataset == null || dataset.getDataset() != null)
     {
-      final SequenceI ds = dnaSeq.getDatasetSequence();
-      List<AlignedCodonFrame> seqMappings = MappingUtils
-              .findMappingsForSequence(ds, mappings);
-      for (AlignedCodonFrame acf : seqMappings)
+      throw new IllegalArgumentException(
+              "IMPLEMENTATION ERROR: dataset.getDataset() must be null!");
+    }
+    List<SequenceI> foundSeqs = new ArrayList<>();
+    List<SequenceI> cdsSeqs = new ArrayList<>();
+    List<AlignedCodonFrame> mappings = dataset.getCodonFrames();
+    HashSet<SequenceI> productSeqs = null;
+    if (products != null)
+    {
+      productSeqs = new HashSet<>();
+      for (SequenceI seq : products)
       {
-        AlignedCodonFrame newMapping = new AlignedCodonFrame();
-        final List<SequenceI> mappedCds = makeCdsSequences(dnaSeq, acf,
-                cdsColumns, newMapping, gapChar);
-        if (!mappedCds.isEmpty())
-        {
-          cdsSequences.addAll(mappedCds);
-          newMappings.add(newMapping);
-        }
+        productSeqs.add(seq.getDatasetSequence() == null ? seq : seq
+                .getDatasetSequence());
       }
     }
-    AlignmentI al = new Alignment(
-            cdsSequences.toArray(new SequenceI[cdsSequences.size()]));
-    al.setGapCharacter(gapChar);
-    al.setDataset(null);
 
     /*
-     * Replace the old mappings with the new ones
+     * Construct CDS sequences from mappings on the alignment dataset.
+     * The logic is:
+     * - find the protein product(s) mapped to from each dna sequence
+     * - if the mapping covers the whole dna sequence (give or take start/stop
+     *   codon), take the dna as the CDS sequence
+     * - else search dataset mappings for a suitable dna sequence, i.e. one
+     *   whose whole sequence is mapped to the protein 
+     * - if no sequence found, construct one from the dna sequence and mapping
+     *   (and add it to dataset so it is found if this is repeated)
      */
-    mappings.clear();
-    mappings.addAll(newMappings);
+    for (SequenceI dnaSeq : dna)
+    {
+      SequenceI dnaDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
+              : dnaSeq.getDatasetSequence();
 
-    return al;
-  }
+      List<AlignedCodonFrame> seqMappings = MappingUtils
+              .findMappingsForSequence(dnaSeq, mappings);
+      for (AlignedCodonFrame mapping : seqMappings)
+      {
+        List<Mapping> mappingsFromSequence = mapping
+                .getMappingsFromSequence(dnaSeq);
 
-  /**
-   * Returns a consolidated list of column ranges where at least one sequence
-   * has a CDS feature. This assumes CDS features are on genomic sequence i.e.
-   * are for contiguous CDS ranges (no gaps).
-   * 
-   * @param seqs
-   * @return
-   */
-  public static List<int[]> findCdsColumns(SequenceI[] seqs)
+        for (Mapping aMapping : mappingsFromSequence)
+        {
+          MapList mapList = aMapping.getMap();
+          if (mapList.getFromRatio() == 1)
+          {
+            /*
+             * not a dna-to-protein mapping (likely dna-to-cds)
+             */
+            continue;
+          }
+
+          /*
+           * skip if mapping is not to one of the target set of proteins
+           */
+          SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
+          if (productSeqs != null && !productSeqs.contains(proteinProduct))
+          {
+            continue;
+          }
+
+          /*
+           * try to locate the CDS from the dataset mappings;
+           * guard against duplicate results (for the case that protein has
+           * dbrefs to both dna and cds sequences)
+           */
+          SequenceI cdsSeq = findCdsForProtein(mappings, dnaSeq,
+                  seqMappings, aMapping);
+          if (cdsSeq != null)
+          {
+            if (!foundSeqs.contains(cdsSeq))
+            {
+              foundSeqs.add(cdsSeq);
+              SequenceI derivedSequence = cdsSeq.deriveSequence();
+              cdsSeqs.add(derivedSequence);
+              if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeq))
+              {
+                dataset.addSequence(cdsSeq);
+              }
+            }
+            continue;
+          }
+
+          /*
+           * didn't find mapped CDS sequence - construct it and add
+           * its dataset sequence to the dataset
+           */
+          cdsSeq = makeCdsSequence(dnaSeq.getDatasetSequence(), aMapping,
+                  dataset).deriveSequence();
+          // cdsSeq has a name constructed as CDS|<dbref>
+          // <dbref> will be either the accession for the coding sequence,
+          // marked in the /via/ dbref to the protein product accession
+          // or it will be the original nucleotide accession.
+          SequenceI cdsSeqDss = cdsSeq.getDatasetSequence();
+
+          cdsSeqs.add(cdsSeq);
+
+          /*
+           * build the mapping from CDS to protein
+           */
+          List<int[]> cdsRange = Collections
+                  .singletonList(new int[]
+                  { cdsSeq.getStart(),
+                      cdsSeq.getLength() + cdsSeq.getStart() - 1 });
+          MapList cdsToProteinMap = new MapList(cdsRange,
+                  mapList.getToRanges(), mapList.getFromRatio(),
+                  mapList.getToRatio());
+
+          if (!dataset.getSequences().contains(cdsSeqDss))
+          {
+            /*
+             * if this sequence is a newly created one, add it to the dataset
+             * and made a CDS to protein mapping (if sequence already exists,
+             * CDS-to-protein mapping _is_ the transcript-to-protein mapping)
+             */
+            dataset.addSequence(cdsSeqDss);
+            AlignedCodonFrame cdsToProteinMapping = new AlignedCodonFrame();
+            cdsToProteinMapping.addMap(cdsSeqDss, proteinProduct,
+                  cdsToProteinMap);
+
+            /*
+             * guard against duplicating the mapping if repeating this action
+             */
+            if (!mappings.contains(cdsToProteinMapping))
+            {
+              mappings.add(cdsToProteinMapping);
+            }
+          }
+
+          propagateDBRefsToCDS(cdsSeqDss, dnaSeq.getDatasetSequence(),
+                  proteinProduct, aMapping);
+          /*
+           * add another mapping from original 'from' range to CDS
+           */
+          AlignedCodonFrame dnaToCdsMapping = new AlignedCodonFrame();
+          final MapList dnaToCdsMap = new MapList(mapList.getFromRanges(),
+                  cdsRange, 1, 1);
+          dnaToCdsMapping.addMap(dnaSeq.getDatasetSequence(), cdsSeqDss,
+                  dnaToCdsMap);
+          if (!mappings.contains(dnaToCdsMapping))
+          {
+            mappings.add(dnaToCdsMapping);
+          }
+
+          /*
+           * transfer dna chromosomal loci (if known) to the CDS
+           * sequence (via the mapping)
+           */
+          final MapList cdsToDnaMap = dnaToCdsMap.getInverse();
+          transferGeneLoci(dnaSeq, cdsToDnaMap, cdsSeq);
+
+          /*
+           * add DBRef with mapping from protein to CDS
+           * (this enables Get Cross-References from protein alignment)
+           * This is tricky because we can't have two DBRefs with the
+           * same source and accession, so need a different accession for
+           * the CDS from the dna sequence
+           */
+
+          // specific use case:
+          // Genomic contig ENSCHR:1, contains coding regions for ENSG01,
+          // ENSG02, ENSG03, with transcripts and products similarly named.
+          // cannot add distinct dbrefs mapping location on ENSCHR:1 to ENSG01
+
+          // JBPNote: ?? can't actually create an example that demonstrates we
+          // need to
+          // synthesize an xref.
+
+          for (DBRefEntry primRef : dnaDss.getPrimaryDBRefs())
+          {
+            /*
+             * create a cross-reference from CDS to the source sequence's
+             * primary reference and vice versa
+             */
+            String source = primRef.getSource();
+            String version = primRef.getVersion();
+            DBRefEntry cdsCrossRef = new DBRefEntry(source, source + ":"
+                    + version, primRef.getAccessionId());
+            cdsCrossRef.setMap(new Mapping(dnaDss, new MapList(cdsToDnaMap)));
+            cdsSeqDss.addDBRef(cdsCrossRef);
+
+            dnaSeq.addDBRef(new DBRefEntry(source, version, cdsSeq
+                    .getName(), new Mapping(cdsSeqDss, dnaToCdsMap)));
+
+            // problem here is that the cross-reference is synthesized -
+            // cdsSeq.getName() may be like 'CDS|dnaaccession' or
+            // 'CDS|emblcdsacc'
+            // assuming cds version same as dna ?!?
+
+            DBRefEntry proteinToCdsRef = new DBRefEntry(source, version,
+                    cdsSeq.getName());
+            //
+            proteinToCdsRef.setMap(new Mapping(cdsSeqDss, cdsToProteinMap
+                    .getInverse()));
+            proteinProduct.addDBRef(proteinToCdsRef);
+          }
+
+          /*
+           * transfer any features on dna that overlap the CDS
+           */
+          transferFeatures(dnaSeq, cdsSeq, dnaToCdsMap, null,
+                  SequenceOntologyI.CDS);
+        }
+      }
+    }
+
+    AlignmentI cds = new Alignment(cdsSeqs.toArray(new SequenceI[cdsSeqs
+            .size()]));
+    cds.setDataset(dataset);
+
+    return cds;
+  }
+
+  /**
+   * Tries to transfer gene loci (dbref to chromosome positions) from fromSeq to
+   * toSeq, mediated by the given mapping between the sequences
+   * 
+   * @param fromSeq
+   * @param targetToFrom
+   *          Map
+   * @param targetSeq
+   */
+  protected static void transferGeneLoci(SequenceI fromSeq,
+          MapList targetToFrom, SequenceI targetSeq)
   {
-    // TODO use refactored code from AlignViewController
-    // markColumnsContainingFeatures, not reinvent the wheel!
+    if (targetSeq.getGeneLoci() != null)
+    {
+      // already have - don't override
+      return;
+    }
+    GeneLociI fromLoci = fromSeq.getGeneLoci();
+    if (fromLoci == null)
+    {
+      return;
+    }
+
+    MapList newMap = targetToFrom.traverse(fromLoci.getMapping());
 
-    List<int[]> result = new ArrayList<int[]>();
-    for (SequenceI seq : seqs)
+    if (newMap != null)
     {
-      result.addAll(findCdsColumns(seq));
+      targetSeq.setGeneLoci(fromLoci.getSpeciesId(),
+              fromLoci.getAssemblyId(), fromLoci.getChromosomeId(), newMap);
     }
+  }
+
+  /**
+   * A helper method that finds a CDS sequence in the alignment dataset that is
+   * mapped to the given protein sequence, and either is, or has a mapping from,
+   * the given dna sequence.
+   * 
+   * @param mappings
+   *          set of all mappings on the dataset
+   * @param dnaSeq
+   *          a dna (or cds) sequence we are searching from
+   * @param seqMappings
+   *          the set of mappings involving dnaSeq
+   * @param aMapping
+   *          a transcript-to-peptide mapping
+   * @return
+   */
+  static SequenceI findCdsForProtein(List<AlignedCodonFrame> mappings,
+          SequenceI dnaSeq, List<AlignedCodonFrame> seqMappings,
+          Mapping aMapping)
+  {
+    /*
+     * TODO a better dna-cds-protein mapping data representation to allow easy
+     * navigation; until then this clunky looping around lists of mappings
+     */
+    SequenceI seqDss = dnaSeq.getDatasetSequence() == null ? dnaSeq
+            : dnaSeq.getDatasetSequence();
+    SequenceI proteinProduct = aMapping.getTo();
 
     /*
-     * sort and compact the list into ascending, non-overlapping ranges
+     * is this mapping from the whole dna sequence (i.e. CDS)?
+     * allowing for possible stop codon on dna but not peptide
      */
-    Collections.sort(result, new Comparator<int[]>()
+    int mappedFromLength = MappingUtils
+            .getLength(aMapping.getMap().getFromRanges());
+    int dnaLength = seqDss.getLength();
+    if (mappedFromLength == dnaLength
+            || mappedFromLength == dnaLength - CODON_LENGTH)
     {
-      @Override
-      public int compare(int[] o1, int[] o2)
+      /*
+       * if sequence has CDS features, this is a transcript with no UTR
+       * - do not take this as the CDS sequence! (JAL-2789)
+       */
+      if (seqDss.getFeatures().getFeaturesByOntology(SequenceOntologyI.CDS)
+              .isEmpty())
       {
-        return Integer.compare(o1[0], o2[0]);
+        return seqDss;
       }
-    });
-    result = MapList.coalesceRanges(result);
-
-    return result;
-  }
+    }
 
-  public static List<int[]> findCdsColumns(SequenceI seq)
-  {
-    List<int[]> result = new ArrayList<int[]>();
-    SequenceOntologyI so = SequenceOntologyFactory.getInstance();
-    SequenceFeature[] sfs = seq.getSequenceFeatures();
-    if (sfs != null)
+    /*
+     * looks like we found the dna-to-protein mapping; search for the
+     * corresponding cds-to-protein mapping
+     */
+    List<AlignedCodonFrame> mappingsToPeptide = MappingUtils
+            .findMappingsForSequence(proteinProduct, mappings);
+    for (AlignedCodonFrame acf : mappingsToPeptide)
     {
-      for (SequenceFeature sf : sfs)
+      for (SequenceToSequenceMapping map : acf.getMappings())
       {
-        if (so.isA(sf.getType(), SequenceOntologyI.CDS))
+        Mapping mapping = map.getMapping();
+        if (mapping != aMapping
+                && mapping.getMap().getFromRatio() == CODON_LENGTH
+                && proteinProduct == mapping.getTo()
+                && seqDss != map.getFromSeq())
         {
-          int colStart = seq.findIndex(sf.getBegin());
-          int colEnd = seq.findIndex(sf.getEnd());
-          result.add(new int[] { colStart, colEnd });
+          mappedFromLength = MappingUtils
+                  .getLength(mapping.getMap().getFromRanges());
+          if (mappedFromLength == map.getFromSeq().getLength())
+          {
+            /*
+            * found a 3:1 mapping to the protein product which covers
+            * the whole dna sequence i.e. is from CDS; finally check the CDS
+            * is mapped from the given dna start sequence
+            */
+            SequenceI cdsSeq = map.getFromSeq();
+            // todo this test is weak if seqMappings contains multiple mappings;
+            // we get away with it if transcript:cds relationship is 1:1
+            List<AlignedCodonFrame> dnaToCdsMaps = MappingUtils
+                    .findMappingsForSequence(cdsSeq, seqMappings);
+            if (!dnaToCdsMaps.isEmpty())
+            {
+              return cdsSeq;
+            }
+          }
         }
       }
     }
-    return result;
+    return null;
   }
 
   /**
-   * Answers true if all sequences have a gap at (or do not extend to) the
-   * specified column position (base 1)
+   * Helper method that makes a CDS sequence as defined by the mappings from the
+   * given sequence i.e. extracts the 'mapped from' ranges (which may be on
+   * forward or reverse strand).
    * 
-   * @param seqs
-   * @param col
-   * @return
+   * @param seq
+   * @param mapping
+   * @param dataset
+   *          - existing dataset. We check for sequences that look like the CDS
+   *          we are about to construct, if one exists already, then we will
+   *          just return that one.
+   * @return CDS sequence (as a dataset sequence)
    */
-  public static boolean isGappedColumn(List<SequenceI> seqs, int col)
+  static SequenceI makeCdsSequence(SequenceI seq, Mapping mapping,
+          AlignmentI dataset)
   {
-    if (seqs != null)
+    /*
+     * construct CDS sequence name as "CDS|" with 'from id' held in the mapping
+     * if set (e.g. EMBL protein_id), else sequence name appended
+     */
+    String mapFromId = mapping.getMappedFromId();
+    final String seqId = "CDS|"
+            + (mapFromId != null ? mapFromId : seq.getName());
+
+    SequenceI newSeq = null;
+
+    /*
+     * construct CDS sequence by splicing mapped from ranges
+     */
+    char[] seqChars = seq.getSequence();
+    List<int[]> fromRanges = mapping.getMap().getFromRanges();
+    int cdsWidth = MappingUtils.getLength(fromRanges);
+    char[] newSeqChars = new char[cdsWidth];
+
+    int newPos = 0;
+    for (int[] range : fromRanges)
     {
-      for (SequenceI seq : seqs)
+      if (range[0] <= range[1])
+      {
+        // forward strand mapping - just copy the range
+        int length = range[1] - range[0] + 1;
+        System.arraycopy(seqChars, range[0] - 1, newSeqChars, newPos,
+                length);
+        newPos += length;
+      }
+      else
       {
-        if (!Comparison.isGap(seq.getCharAt(col - 1)))
+        // reverse strand mapping - copy and complement one by one
+        for (int i = range[0]; i >= range[1]; i--)
         {
-          return false;
+          newSeqChars[newPos++] = Dna.getComplement(seqChars[i - 1]);
         }
       }
+
+      newSeq = new Sequence(seqId, newSeqChars, 1, newPos);
     }
-    return true;
-  }
 
-  /**
-   * Returns the column ranges (base 1) of each aligned sequence that are
-   * involved in any mapping. This is a helper method for aligning protein
-   * products of aligned transcripts.
-   * 
-   * @param mappedSequences
-   *          (possibly gapped) dna sequences
-   * @param mappings
-   * @return
-   */
-  protected static List<List<int[]>> getMappedColumns(
-          List<SequenceI> mappedSequences,
-          List<AlignedCodonFrame> mappings)
-  {
-    List<List<int[]>> result = new ArrayList<List<int[]>>();
-    for (SequenceI seq : mappedSequences)
+    if (dataset != null)
     {
-      List<int[]> columns = new ArrayList<int[]>();
-      List<AlignedCodonFrame> seqMappings = MappingUtils
-              .findMappingsForSequence(seq, mappings);
-      for (AlignedCodonFrame mapping : seqMappings)
+      SequenceI[] matches = dataset.findSequenceMatch(newSeq.getName());
+      if (matches != null)
       {
-        List<Mapping> maps = mapping.getMappingsForSequence(seq);
-        for (Mapping map : maps)
+        boolean matched = false;
+        for (SequenceI mtch : matches)
         {
-          /*
-           * Get the codon regions as { [2, 5], [7, 12], [14, 14] etc }
-           * Find and add the overall aligned column range for each
-           */
-          for (int[] cdsRange : map.getMap().getFromRanges())
+          if (mtch.getStart() != newSeq.getStart())
+          {
+            continue;
+          }
+          if (mtch.getEnd() != newSeq.getEnd())
+          {
+            continue;
+          }
+          if (!Arrays.equals(mtch.getSequence(), newSeq.getSequence()))
           {
-            int startPos = cdsRange[0];
-            int endPos = cdsRange[1];
-            int startCol = seq.findIndex(startPos);
-            int endCol = seq.findIndex(endPos);
-            columns.add(new int[] { startCol, endCol });
+            continue;
+          }
+          if (!matched)
+          {
+            matched = true;
+            newSeq = mtch;
+          }
+          else
+          {
+            Cache.log.error(
+                    "JAL-2154 regression: warning - found (and ignored) a duplicate CDS sequence:" + mtch.toString());
           }
         }
       }
-      result.add(columns);
     }
-    return result;
+    // newSeq.setDescription(mapFromId);
+
+    return newSeq;
   }
 
   /**
-   * Helper method to make cds-only sequences and populate their mappings to
-   * protein products
-   * <p>
-   * For example, if ggCCaTTcGAg has mappings [3, 4, 6, 7, 9, 10] to protein
-   * then generate a sequence CCTTGA with mapping [1, 6] to the same protein
-   * residues
-   * <p>
-   * Typically eukaryotic dna will include cds encoding for a single peptide
-   * sequence i.e. return a single result. Bacterial dna may have overlapping
-   * cds mappings coding for multiple peptides so return multiple results
-   * (example EMBL KF591215).
+   * Adds any DBRefEntrys to cdsSeq from contig that have a Mapping congruent to
+   * the given mapping.
    * 
-   * @param dnaSeq
-   *          a dna aligned sequence
+   * @param cdsSeq
+   * @param contig
+   * @param proteinProduct
    * @param mapping
-   *          containing one or more mappings of the sequence to protein
-   * @param ungappedCdsColumns
-   * @param newMappings
-   *          the new mapping to populate, from the cds-only sequences to their
-   *          mapped protein sequences
-   * @return
+   * @return list of DBRefEntrys added
    */
-  protected static List<SequenceI> makeCdsSequences(SequenceI dnaSeq,
-          AlignedCodonFrame mapping, List<int[]> ungappedCdsColumns,
-          AlignedCodonFrame newMappings, char gapChar)
+  protected static List<DBRefEntry> propagateDBRefsToCDS(SequenceI cdsSeq,
+          SequenceI contig, SequenceI proteinProduct, Mapping mapping)
   {
-    List<SequenceI> cdsSequences = new ArrayList<SequenceI>();
-    List<Mapping> seqMappings = mapping.getMappingsForSequence(dnaSeq);
 
-    for (Mapping seqMapping : seqMappings)
-    {
-      SequenceI cds = makeCdsSequence(dnaSeq, seqMapping,
-              ungappedCdsColumns, gapChar);
-      cdsSequences.add(cds);
+    // gather direct refs from contig congruent with mapping
+    List<DBRefEntry> direct = new ArrayList<>();
+    HashSet<String> directSources = new HashSet<>();
 
-      /*
-       * add new mappings, from dna to cds, and from cds to peptide 
-       */
-      MapList dnaToCds = addCdsMappings(dnaSeq.getDatasetSequence(), cds,
-              seqMapping, newMappings);
+    if (contig.getDBRefs() != null)
+    {
+      for (DBRefEntry dbr : contig.getDBRefs())
+      {
+        if (dbr.hasMap() && dbr.getMap().getMap().isTripletMap())
+        {
+          MapList map = dbr.getMap().getMap();
+          // check if map is the CDS mapping
+          if (mapping.getMap().equals(map))
+          {
+            direct.add(dbr);
+            directSources.add(dbr.getSource());
+          }
+        }
+      }
+    }
+    DBRefEntry[] onSource = DBRefUtils.selectRefs(
+            proteinProduct.getDBRefs(),
+            directSources.toArray(new String[0]));
+    List<DBRefEntry> propagated = new ArrayList<>();
 
-      /*
-       * transfer any features on dna that overlap the CDS
-       */
-      transferFeatures(dnaSeq, cds, dnaToCds, null, SequenceOntologyI.CDS);
+    // and generate appropriate mappings
+    for (DBRefEntry cdsref : direct)
+    {
+      // clone maplist and mapping
+      MapList cdsposmap = new MapList(
+              Arrays.asList(new int[][]
+              { new int[] { cdsSeq.getStart(), cdsSeq.getEnd() } }),
+              cdsref.getMap().getMap().getToRanges(), 3, 1);
+      Mapping cdsmap = new Mapping(cdsref.getMap().getTo(),
+              cdsref.getMap().getMap());
+
+      // create dbref
+      DBRefEntry newref = new DBRefEntry(cdsref.getSource(),
+              cdsref.getVersion(), cdsref.getAccessionId(),
+              new Mapping(cdsmap.getTo(), cdsposmap));
+
+      // and see if we can map to the protein product for this mapping.
+      // onSource is the filtered set of accessions on protein that we are
+      // tranferring, so we assume accession is the same.
+      if (cdsmap.getTo() == null && onSource != null)
+      {
+        List<DBRefEntry> sourceRefs = DBRefUtils.searchRefs(onSource,
+                cdsref.getAccessionId());
+        if (sourceRefs != null)
+        {
+          for (DBRefEntry srcref : sourceRefs)
+          {
+            if (srcref.getSource().equalsIgnoreCase(cdsref.getSource()))
+            {
+              // we have found a complementary dbref on the protein product, so
+              // update mapping's getTo
+              newref.getMap().setTo(proteinProduct);
+            }
+          }
+        }
+      }
+      cdsSeq.addDBRef(newref);
+      propagated.add(newref);
     }
-    return cdsSequences;
+    return propagated;
   }
 
   /**
@@ -1564,14 +2153,14 @@ public class AlignmentUtils
    * 
    * @param fromSeq
    * @param toSeq
+   * @param mapping
+   *          the mapping from 'fromSeq' to 'toSeq'
    * @param select
    *          if not null, only features of this type are copied (including
    *          subtypes in the Sequence Ontology)
-   * @param mapping
-   *          the mapping from 'fromSeq' to 'toSeq'
    * @param omitting
    */
-  public static int transferFeatures(SequenceI fromSeq, SequenceI toSeq,
+  protected static int transferFeatures(SequenceI fromSeq, SequenceI toSeq,
           MapList mapping, String select, String... omitting)
   {
     SequenceI copyTo = toSeq;
@@ -1579,200 +2168,583 @@ public class AlignmentUtils
     {
       copyTo = copyTo.getDatasetSequence();
     }
+    if (fromSeq == copyTo || fromSeq.getDatasetSequence() == copyTo)
+    {
+      return 0; // shared dataset sequence
+    }
+
+    /*
+     * get features, optionally restricted by an ontology term
+     */
+    List<SequenceFeature> sfs = select == null ? fromSeq.getFeatures()
+            .getPositionalFeatures() : fromSeq.getFeatures()
+            .getFeaturesByOntology(select);
 
-    SequenceOntologyI so = SequenceOntologyFactory.getInstance();
     int count = 0;
-    SequenceFeature[] sfs = fromSeq.getSequenceFeatures();
-    if (sfs != null)
+    for (SequenceFeature sf : sfs)
     {
-      for (SequenceFeature sf : sfs)
+      String type = sf.getType();
+      boolean omit = false;
+      for (String toOmit : omitting)
       {
-        String type = sf.getType();
-        if (select != null && !so.isA(type, select))
+        if (type.equals(toOmit))
         {
-          continue;
+          omit = true;
         }
-        boolean omit = false;
-        for (String toOmit : omitting)
+      }
+      if (omit)
+      {
+        continue;
+      }
+
+      /*
+       * locate the mapped range - null if either start or end is
+       * not mapped (no partial overlaps are calculated)
+       */
+      int start = sf.getBegin();
+      int end = sf.getEnd();
+      int[] mappedTo = mapping.locateInTo(start, end);
+      /*
+       * if whole exon range doesn't map, try interpreting it
+       * as 5' or 3' exon overlapping the CDS range
+       */
+      if (mappedTo == null)
+      {
+        mappedTo = mapping.locateInTo(end, end);
+        if (mappedTo != null)
         {
-          if (type.equals(toOmit))
-          {
-            omit = true;
-          }
+          /*
+           * end of exon is in CDS range - 5' overlap
+           * to a range from the start of the peptide
+           */
+          mappedTo[0] = 1;
         }
-        if (omit)
+      }
+      if (mappedTo == null)
+      {
+        mappedTo = mapping.locateInTo(start, start);
+        if (mappedTo != null)
         {
-          continue;
+          /*
+           * start of exon is in CDS range - 3' overlap
+           * to a range up to the end of the peptide
+           */
+          mappedTo[1] = toSeq.getLength();
         }
+      }
+      if (mappedTo != null)
+      {
+        int newBegin = Math.min(mappedTo[0], mappedTo[1]);
+        int newEnd = Math.max(mappedTo[0], mappedTo[1]);
+        SequenceFeature copy = new SequenceFeature(sf, newBegin, newEnd,
+                sf.getFeatureGroup(), sf.getScore());
+        copyTo.addSequenceFeature(copy);
+        count++;
+      }
+    }
+    return count;
+  }
 
-        /*
-         * locate the mapped range - null if either start or end is
-         * not mapped (no partial overlaps are calculated)
-         */
-        int start = sf.getBegin();
-        int end = sf.getEnd();
-        int[] mappedTo = mapping.locateInTo(start, end);
-        /*
-         * if whole exon range doesn't map, try interpreting it
-         * as 5' or 3' exon overlapping the CDS range
-         */
-        if (mappedTo == null)
+  /**
+   * Returns a mapping from dna to protein by inspecting sequence features of
+   * type "CDS" on the dna. A mapping is constructed if the total CDS feature
+   * length is 3 times the peptide length (optionally after dropping a trailing
+   * stop codon). This method does not check whether the CDS nucleotide sequence
+   * translates to the peptide sequence.
+   * 
+   * @param dnaSeq
+   * @param proteinSeq
+   * @return
+   */
+  public static MapList mapCdsToProtein(SequenceI dnaSeq,
+          SequenceI proteinSeq)
+  {
+    List<int[]> ranges = findCdsPositions(dnaSeq);
+    int mappedDnaLength = MappingUtils.getLength(ranges);
+
+    /*
+     * if not a whole number of codons, truncate mapping
+     */
+    int codonRemainder = mappedDnaLength % CODON_LENGTH;
+    if (codonRemainder > 0)
+    {
+      mappedDnaLength -= codonRemainder;
+      MappingUtils.removeEndPositions(codonRemainder, ranges);
+    }
+
+    int proteinLength = proteinSeq.getLength();
+    int proteinStart = proteinSeq.getStart();
+    int proteinEnd = proteinSeq.getEnd();
+
+    /*
+     * incomplete start codon may mean X at start of peptide
+     * we ignore both for mapping purposes
+     */
+    if (proteinSeq.getCharAt(0) == 'X')
+    {
+      // todo JAL-2022 support startPhase > 0
+      proteinStart++;
+      proteinLength--;
+    }
+    List<int[]> proteinRange = new ArrayList<>();
+
+    /*
+     * dna length should map to protein (or protein plus stop codon)
+     */
+    int codesForResidues = mappedDnaLength / CODON_LENGTH;
+    if (codesForResidues == (proteinLength + 1))
+    {
+      // assuming extra codon is for STOP and not in peptide
+      // todo: check trailing codon is indeed a STOP codon
+      codesForResidues--;
+      mappedDnaLength -= CODON_LENGTH;
+      MappingUtils.removeEndPositions(CODON_LENGTH, ranges);
+    }
+
+    if (codesForResidues == proteinLength)
+    {
+      proteinRange.add(new int[] { proteinStart, proteinEnd });
+      return new MapList(ranges, proteinRange, CODON_LENGTH, 1);
+    }
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * Returns a list of CDS ranges found (as sequence positions base 1), i.e. of
+   * [start, end] positions of sequence features of type "CDS" (or a sub-type of
+   * CDS in the Sequence Ontology). The ranges are sorted into ascending start
+   * position order, so this method is only valid for linear CDS in the same
+   * sense as the protein product.
+   * 
+   * @param dnaSeq
+   * @return
+   */
+  protected static List<int[]> findCdsPositions(SequenceI dnaSeq)
+  {
+    List<int[]> result = new ArrayList<>();
+
+    List<SequenceFeature> sfs = dnaSeq.getFeatures().getFeaturesByOntology(
+            SequenceOntologyI.CDS);
+    if (sfs.isEmpty())
+    {
+      return result;
+    }
+    SequenceFeatures.sortFeatures(sfs, true);
+
+    for (SequenceFeature sf : sfs)
+    {
+      int phase = 0;
+      try
+      {
+        phase = Integer.parseInt(sf.getPhase());
+      } catch (NumberFormatException e)
+      {
+        // ignore
+      }
+      /*
+       * phase > 0 on first codon means 5' incomplete - skip to the start
+       * of the next codon; example ENST00000496384
+       */
+      int begin = sf.getBegin();
+      int end = sf.getEnd();
+      if (result.isEmpty() && phase > 0)
+      {
+        begin += phase;
+        if (begin > end)
         {
-          mappedTo = mapping.locateInTo(end, end);
-          if (mappedTo != null)
+          // shouldn't happen!
+          System.err
+                  .println("Error: start phase extends beyond start CDS in "
+                          + dnaSeq.getName());
+        }
+      }
+      result.add(new int[] { begin, end });
+    }
+
+    /*
+     * Finally sort ranges by start position. This avoids a dependency on 
+     * keeping features in order on the sequence (if they are in order anyway,
+     * the sort will have almost no work to do). The implicit assumption is CDS
+     * ranges are assembled in order. Other cases should not use this method,
+     * but instead construct an explicit mapping for CDS (e.g. EMBL parsing).
+     */
+    Collections.sort(result, IntRangeComparator.ASCENDING);
+    return result;
+  }
+
+  /**
+   * Makes an alignment with a copy of the given sequences, adding in any
+   * non-redundant sequences which are mapped to by the cross-referenced
+   * sequences.
+   * 
+   * @param seqs
+   * @param xrefs
+   * @param dataset
+   *          the alignment dataset shared by the new copy
+   * @return
+   */
+  public static AlignmentI makeCopyAlignment(SequenceI[] seqs,
+          SequenceI[] xrefs, AlignmentI dataset)
+  {
+    AlignmentI copy = new Alignment(new Alignment(seqs));
+    copy.setDataset(dataset);
+    boolean isProtein = !copy.isNucleotide();
+    SequenceIdMatcher matcher = new SequenceIdMatcher(seqs);
+    if (xrefs != null)
+    {
+      for (SequenceI xref : xrefs)
+      {
+        DBRefEntry[] dbrefs = xref.getDBRefs();
+        if (dbrefs != null)
+        {
+          for (DBRefEntry dbref : dbrefs)
           {
-            /*
-             * end of exon is in CDS range - 5' overlap
-             * to a range from the start of the peptide
-             */
-            mappedTo[0] = 1;
+            if (dbref.getMap() == null || dbref.getMap().getTo() == null
+                    || dbref.getMap().getTo().isProtein() != isProtein)
+            {
+              continue;
+            }
+            SequenceI mappedTo = dbref.getMap().getTo();
+            SequenceI match = matcher.findIdMatch(mappedTo);
+            if (match == null)
+            {
+              matcher.add(mappedTo);
+              copy.addSequence(mappedTo);
+            }
           }
         }
-        if (mappedTo == null)
+      }
+    }
+    return copy;
+  }
+
+  /**
+   * Try to align sequences in 'unaligned' to match the alignment of their
+   * mapped regions in 'aligned'. For example, could use this to align CDS
+   * sequences which are mapped to their parent cDNA sequences.
+   * 
+   * This method handles 1:1 mappings (dna-to-dna or protein-to-protein). For
+   * dna-to-protein or protein-to-dna use alternative methods.
+   * 
+   * @param unaligned
+   *          sequences to be aligned
+   * @param aligned
+   *          holds aligned sequences and their mappings
+   * @return
+   */
+  public static int alignAs(AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned)
+  {
+    /*
+     * easy case - aligning a copy of aligned sequences
+     */
+    if (alignAsSameSequences(unaligned, aligned))
+    {
+      return unaligned.getHeight();
+    }
+
+    /*
+     * fancy case - aligning via mappings between sequences
+     */
+    List<SequenceI> unmapped = new ArrayList<>();
+    Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> columnMap = buildMappedColumnsMap(
+            unaligned, aligned, unmapped);
+    int width = columnMap.size();
+    char gap = unaligned.getGapCharacter();
+    int realignedCount = 0;
+    // TODO: verify this loop scales sensibly for very wide/high alignments
+
+    for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
+    {
+      if (!unmapped.contains(seq))
+      {
+        char[] newSeq = new char[width];
+        Arrays.fill(newSeq, gap); // JBPComment - doubt this is faster than the
+                                  // Integer iteration below
+        int newCol = 0;
+        int lastCol = 0;
+
+        /*
+         * traverse the map to find columns populated
+         * by our sequence
+         */
+        for (Integer column : columnMap.keySet())
         {
-          mappedTo = mapping.locateInTo(start, start);
-          if (mappedTo != null)
+          Character c = columnMap.get(column).get(seq);
+          if (c != null)
           {
             /*
-             * start of exon is in CDS range - 3' overlap
-             * to a range up to the end of the peptide
+             * sequence has a character at this position
+             * 
              */
-            mappedTo[1] = toSeq.getLength();
+            newSeq[newCol] = c;
+            lastCol = newCol;
           }
+          newCol++;
         }
-        if (mappedTo != null)
+
+        /*
+         * trim trailing gaps
+         */
+        if (lastCol < width)
         {
-          SequenceFeature copy = new SequenceFeature(sf);
-          copy.setBegin(Math.min(mappedTo[0], mappedTo[1]));
-          copy.setEnd(Math.max(mappedTo[0], mappedTo[1]));
-          copyTo.addSequenceFeature(copy);
-          count++;
+          char[] tmp = new char[lastCol + 1];
+          System.arraycopy(newSeq, 0, tmp, 0, lastCol + 1);
+          newSeq = tmp;
         }
+        // TODO: optimise SequenceI to avoid char[]->String->char[]
+        seq.setSequence(String.valueOf(newSeq));
+        realignedCount++;
       }
     }
-    return count;
+    return realignedCount;
   }
 
   /**
-   * Creates and adds mappings
-   * <ul>
-   * <li>from cds to peptide</li>
-   * <li>from dna to cds</li>
-   * </ul>
-   * and returns the dna-to-cds mapping
+   * If unaligned and aligned sequences share the same dataset sequences, then
+   * simply copies the aligned sequences to the unaligned sequences and returns
+   * true; else returns false
    * 
-   * @param dnaSeq
-   * @param cdsSeq
-   * @param dnaMapping
-   * @param newMappings
+   * @param unaligned
+   *                    - sequences to be aligned based on aligned
+   * @param aligned
+   *                    - 'guide' alignment containing sequences derived from same
+   *                    dataset as unaligned
    * @return
    */
-  protected static MapList addCdsMappings(SequenceI dnaSeq,
-          SequenceI cdsSeq,
-          Mapping dnaMapping, AlignedCodonFrame newMappings)
+  static boolean alignAsSameSequences(AlignmentI unaligned,
+          AlignmentI aligned)
   {
-    cdsSeq.createDatasetSequence();
+    if (aligned.getDataset() == null || unaligned.getDataset() == null)
+    {
+      return false; // should only pass alignments with datasets here
+    }
+
+    // map from dataset sequence to alignment sequence(s)
+    Map<SequenceI, List<SequenceI>> alignedDatasets = new HashMap<>();
+    for (SequenceI seq : aligned.getSequences())
+    {
+      SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();
+      if (alignedDatasets.get(ds) == null)
+      {
+        alignedDatasets.put(ds, new ArrayList<SequenceI>());
+      }
+      alignedDatasets.get(ds).add(seq);
+    }
 
     /*
-     * CDS to peptide is just a contiguous 3:1 mapping, with
-     * the peptide ranges taken unchanged from the dna mapping
+     * first pass - check whether all sequences to be aligned share a 
+     * dataset sequence with an aligned sequence; also note the leftmost
+     * ungapped column from which to copy
      */
-    List<int[]> cdsRanges = new ArrayList<int[]>();
-    SequenceI cdsDataset = cdsSeq.getDatasetSequence();
-    cdsRanges.add(new int[] { 1, cdsDataset.getLength() });
-    MapList cdsToPeptide = new MapList(cdsRanges, dnaMapping.getMap()
-            .getToRanges(), 3, 1);
-    newMappings.addMap(cdsDataset, dnaMapping.getTo(),
-            cdsToPeptide);
+    int leftmost = Integer.MAX_VALUE;
+    for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
+    {
+      final SequenceI ds = seq.getDatasetSequence();
+      if (!alignedDatasets.containsKey(ds))
+      {
+        return false;
+      }
+      SequenceI alignedSeq = alignedDatasets.get(ds)
+              .get(0);
+      int startCol = alignedSeq.findIndex(seq.getStart()); // 1..
+      leftmost = Math.min(leftmost, startCol);
+    }
 
     /*
-     * dna 'from' ranges map 1:1 to the contiguous extracted CDS 
+     * second pass - copy aligned sequences;
+     * heuristic rule: pair off sequences in order for the case where 
+     * more than one shares the same dataset sequence 
      */
-    MapList dnaToCds = new MapList(
-            dnaMapping.getMap().getFromRanges(), cdsRanges, 1, 1);
-    newMappings.addMap(dnaSeq, cdsDataset, dnaToCds);
-    return dnaToCds;
+    final char gapCharacter = aligned.getGapCharacter();
+    for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
+    {
+      List<SequenceI> alignedSequences = alignedDatasets
+              .get(seq.getDatasetSequence());
+      if (alignedSequences.isEmpty())
+      {
+        /*
+         * defensive check - shouldn't happen! (JAL-3536)
+         */
+        continue;
+      }
+      SequenceI alignedSeq = alignedSequences.get(0);
+
+      /*
+       * gap fill for leading (5') UTR if any
+       */
+      // TODO this copies intron columns - wrong!
+      int startCol = alignedSeq.findIndex(seq.getStart()); // 1..
+      int endCol = alignedSeq.findIndex(seq.getEnd());
+      char[] seqchars = new char[endCol - leftmost + 1];
+      Arrays.fill(seqchars, gapCharacter);
+      char[] toCopy = alignedSeq.getSequence(startCol - 1, endCol);
+      System.arraycopy(toCopy, 0, seqchars, startCol - leftmost,
+              toCopy.length);
+      seq.setSequence(String.valueOf(seqchars));
+      if (alignedSequences.size() > 0)
+      {
+        // pop off aligned sequences (except the last one)
+        alignedSequences.remove(0);
+      }
+    }
+
+    /*
+     * finally remove gapped columns (e.g. introns)
+     */
+    new RemoveGapColCommand("", unaligned.getSequencesArray(), 0,
+            unaligned.getWidth() - 1, unaligned);
+
+    return true;
   }
 
   /**
-   * Makes and returns a CDS-only sequence, where the CDS regions are identified
-   * as the 'from' ranges of the mapping on the dna.
+   * Returns a map whose key is alignment column number (base 1), and whose
+   * values are a map of sequence characters in that column.
    * 
-   * @param dnaSeq
-   *          nucleotide sequence
-   * @param seqMapping
-   *          mappings from CDS regions of nucleotide
-   * @param ungappedCdsColumns
+   * @param unaligned
+   * @param aligned
+   * @param unmapped
    * @return
    */
-  protected static SequenceI makeCdsSequence(SequenceI dnaSeq,
-          Mapping seqMapping, List<int[]> ungappedCdsColumns, char gapChar)
+  static SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> buildMappedColumnsMap(
+          AlignmentI unaligned, AlignmentI aligned,
+          List<SequenceI> unmapped)
   {
-    int cdsWidth = MappingUtils.getLength(ungappedCdsColumns);
+    /*
+     * Map will hold, for each aligned column position, a map of
+     * {unalignedSequence, characterPerSequence} at that position.
+     * TreeMap keeps the entries in ascending column order. 
+     */
+    SortedMap<Integer, Map<SequenceI, Character>> map = new TreeMap<>();
 
     /*
-     * populate CDS columns with the aligned
-     * column character if that column is mapped (which may be a gap 
-     * if an intron interrupts a codon), else with a gap
+     * record any sequences that have no mapping so can't be realigned
      */
-    List<int[]> fromRanges = seqMapping.getMap().getFromRanges();
-    char[] cdsChars = new char[cdsWidth];
-    int pos = 0;
-    for (int[] columns : ungappedCdsColumns)
+    unmapped.addAll(unaligned.getSequences());
+
+    List<AlignedCodonFrame> mappings = aligned.getCodonFrames();
+
+    for (SequenceI seq : unaligned.getSequences())
     {
-      for (int i = columns[0]; i <= columns[1]; i++)
+      for (AlignedCodonFrame mapping : mappings)
       {
-        char dnaChar = dnaSeq.getCharAt(i - 1);
-        if (Comparison.isGap(dnaChar))
-        {
-          cdsChars[pos] = gapChar;
-        }
-        else
+        SequenceI fromSeq = mapping.findAlignedSequence(seq, aligned);
+        if (fromSeq != null)
         {
-          int seqPos = dnaSeq.findPosition(i - 1);
-          if (MappingUtils.contains(fromRanges, seqPos))
-          {
-            cdsChars[pos] = dnaChar;
-          }
-          else
+          Mapping seqMap = mapping.getMappingBetween(fromSeq, seq);
+          if (addMappedPositions(seq, fromSeq, seqMap, map))
           {
-            cdsChars[pos] = gapChar;
+            unmapped.remove(seq);
           }
         }
-        pos++;
       }
     }
-    SequenceI cdsSequence = new Sequence(dnaSeq.getName(),
-            String.valueOf(cdsChars));
-
-    transferDbRefs(seqMapping.getTo(), cdsSequence);
-
-    return cdsSequence;
+    return map;
   }
 
   /**
-   * Locate any xrefs to CDS databases on the protein product and attach to the
-   * CDS sequence. Also add as a sub-token of the sequence name.
+   * Helper method that adds to a map the mapped column positions of a sequence.
+   * <br>
+   * For example if aaTT-Tg-gAAA is mapped to TTTAAA then the map should record
+   * that columns 3,4,6,10,11,12 map to characters T,T,T,A,A,A of the mapped to
+   * sequence.
    * 
-   * @param from
-   * @param to
+   * @param seq
+   *          the sequence whose column positions we are recording
+   * @param fromSeq
+   *          a sequence that is mapped to the first sequence
+   * @param seqMap
+   *          the mapping from 'fromSeq' to 'seq'
+   * @param map
+   *          a map to add the column positions (in fromSeq) of the mapped
+   *          positions of seq
+   * @return
    */
-  protected static void transferDbRefs(SequenceI from, SequenceI to)
+  static boolean addMappedPositions(SequenceI seq, SequenceI fromSeq,
+          Mapping seqMap, Map<Integer, Map<SequenceI, Character>> map)
   {
-    String cdsAccId = FeatureProperties.getCodingFeature(DBRefSource.EMBL);
-    DBRefEntry[] cdsRefs = DBRefUtils.selectRefs(from.getDBRefs(),
-            DBRefSource.CODINGDBS);
-    if (cdsRefs != null)
+    if (seqMap == null)
     {
-      for (DBRefEntry cdsRef : cdsRefs)
+      return false;
+    }
+
+    /*
+     * invert mapping if it is from unaligned to aligned sequence
+     */
+    if (seqMap.getTo() == fromSeq.getDatasetSequence())
+    {
+      seqMap = new Mapping(seq.getDatasetSequence(),
+              seqMap.getMap().getInverse());
+    }
+
+    int toStart = seq.getStart();
+
+    /*
+     * traverse [start, end, start, end...] ranges in fromSeq
+     */
+    for (int[] fromRange : seqMap.getMap().getFromRanges())
+    {
+      for (int i = 0; i < fromRange.length - 1; i += 2)
       {
-        to.addDBRef(new DBRefEntry(cdsRef));
-        cdsAccId = cdsRef.getAccessionId();
+        boolean forward = fromRange[i + 1] >= fromRange[i];
+
+        /*
+         * find the range mapped to (sequence positions base 1)
+         */
+        int[] range = seqMap.locateMappedRange(fromRange[i],
+                fromRange[i + 1]);
+        if (range == null)
+        {
+          System.err.println("Error in mapping " + seqMap + " from "
+                  + fromSeq.getName());
+          return false;
+        }
+        int fromCol = fromSeq.findIndex(fromRange[i]);
+        int mappedCharPos = range[0];
+
+        /*
+         * walk over the 'from' aligned sequence in forward or reverse
+         * direction; when a non-gap is found, record the column position
+         * of the next character of the mapped-to sequence; stop when all
+         * the characters of the range have been counted
+         */
+        while (mappedCharPos <= range[1] && fromCol <= fromSeq.getLength()
+                && fromCol >= 0)
+        {
+          if (!Comparison.isGap(fromSeq.getCharAt(fromCol - 1)))
+          {
+            /*
+             * mapped from sequence has a character in this column
+             * record the column position for the mapped to character
+             */
+            Map<SequenceI, Character> seqsMap = map.get(fromCol);
+            if (seqsMap == null)
+            {
+              seqsMap = new HashMap<>();
+              map.put(fromCol, seqsMap);
+            }
+            seqsMap.put(seq, seq.getCharAt(mappedCharPos - toStart));
+            mappedCharPos++;
+          }
+          fromCol += (forward ? 1 : -1);
+        }
       }
     }
-    if (!to.getName().contains(cdsAccId))
+    return true;
+  }
+
+  // strictly temporary hack until proper criteria for aligning protein to cds
+  // are in place; this is so Ensembl -> fetch xrefs Uniprot aligns the Uniprot
+  public static boolean looksLikeEnsembl(AlignmentI alignment)
+  {
+    for (SequenceI seq : alignment.getSequences())
     {
-      to.setName(to.getName() + "|" + cdsAccId);
+      String name = seq.getName();
+      if (!name.startsWith("ENSG") && !name.startsWith("ENST"))
+      {
+        return false;
+      }
     }
+    return true;
   }
 }