JAL-3949 - refactor logging from jalview.bin.Cache to jalview.bin.Console
[jalview.git] / src / jalview / io / vcf / VCFLoader.java
index d70ffdf..29b3004 100644 (file)
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
+ * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
+ * 
+ * This file is part of Jalview.
+ * 
+ * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License 
+ * as published by the Free Software Foundation, either version 3
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *  
+ * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
+ * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
+ * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
+ */
 package jalview.io.vcf;
 
+import java.util.Locale;
+
+import java.io.File;
+import java.io.IOException;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.HashMap;
+import java.util.HashSet;
+import java.util.Iterator;
+import java.util.List;
+import java.util.Map;
+import java.util.Map.Entry;
+import java.util.Set;
+import java.util.regex.Pattern;
+import java.util.regex.PatternSyntaxException;
+
+import htsjdk.samtools.SAMException;
+import htsjdk.samtools.SAMSequenceDictionary;
+import htsjdk.samtools.SAMSequenceRecord;
 import htsjdk.samtools.util.CloseableIterator;
+import htsjdk.tribble.TribbleException;
 import htsjdk.variant.variantcontext.Allele;
 import htsjdk.variant.variantcontext.VariantContext;
+import htsjdk.variant.vcf.VCFConstants;
 import htsjdk.variant.vcf.VCFHeader;
 import htsjdk.variant.vcf.VCFHeaderLine;
-
-import jalview.datamodel.AlignmentI;
-import jalview.datamodel.GeneLoci;
-import jalview.datamodel.Sequence;
+import htsjdk.variant.vcf.VCFHeaderLineCount;
+import htsjdk.variant.vcf.VCFHeaderLineType;
+import htsjdk.variant.vcf.VCFInfoHeaderLine;
+import jalview.analysis.Dna;
+import jalview.api.AlignViewControllerGuiI;
+import jalview.bin.Cache;
+import jalview.bin.Console;
+import jalview.datamodel.DBRefEntry;
+import jalview.datamodel.GeneLociI;
+import jalview.datamodel.Mapping;
 import jalview.datamodel.SequenceFeature;
 import jalview.datamodel.SequenceI;
+import jalview.datamodel.features.FeatureAttributeType;
+import jalview.datamodel.features.FeatureSource;
+import jalview.datamodel.features.FeatureSources;
+import jalview.ext.ensembl.EnsemblMap;
+import jalview.ext.htsjdk.HtsContigDb;
 import jalview.ext.htsjdk.VCFReader;
+import jalview.io.gff.Gff3Helper;
 import jalview.io.gff.SequenceOntologyI;
 import jalview.util.MapList;
+import jalview.util.MappingUtils;
+import jalview.util.MessageManager;
+import jalview.util.StringUtils;
 
-import java.util.List;
-import java.util.Map;
-import java.util.Map.Entry;
-
+/**
+ * A class to read VCF data (using the htsjdk) and add variants as sequence
+ * features on dna and any related protein product sequences
+ * 
+ * @author gmcarstairs
+ */
 public class VCFLoader
 {
-  AlignmentI al;
+  private static final String VCF_ENCODABLE = ":;=%,";
+
+  /*
+   * Jalview feature attributes for VCF fixed column data
+   */
+  private static final String VCF_POS = "POS";
+
+  private static final String VCF_ID = "ID";
+
+  private static final String VCF_QUAL = "QUAL";
+
+  private static final String VCF_FILTER = "FILTER";
+
+  private static final String NO_VALUE = VCFConstants.MISSING_VALUE_v4; // '.'
+
+  private static final String DEFAULT_SPECIES = "homo_sapiens";
+
+  /**
+   * A class to model the mapping from sequence to VCF coordinates. Cases include
+   * <ul>
+   * <li>a direct 1:1 mapping where the sequence is one of the VCF contigs</li>
+   * <li>a mapping of sequence to chromosomal coordinates, where sequence and VCF
+   * use the same reference assembly</li>
+   * <li>a modified mapping of sequence to chromosomal coordinates, where sequence
+   * and VCF use different reference assembles</li>
+   * </ul>
+   */
+  class VCFMap
+  {
+    final String chromosome;
+
+    final MapList map;
+
+    VCFMap(String chr, MapList m)
+    {
+      chromosome = chr;
+      map = m;
+    }
+
+    @Override
+    public String toString()
+    {
+      return chromosome + ":" + map.toString();
+    }
+  }
+
+  /*
+   * Lookup keys, and default values, for Preference entries that describe
+   * patterns for VCF and VEP fields to capture
+   */
+  private static final String VEP_FIELDS_PREF = "VEP_FIELDS";
+
+  private static final String VCF_FIELDS_PREF = "VCF_FIELDS";
+
+  private static final String DEFAULT_VCF_FIELDS = ".*";
+
+  private static final String DEFAULT_VEP_FIELDS = ".*";// "Allele,Consequence,IMPACT,SWISSPROT,SIFT,PolyPhen,CLIN_SIG";
+
+  /*
+   * Lookup keys, and default values, for Preference entries that give
+   * mappings from tokens in the 'reference' header to species or assembly
+   */
+  private static final String VCF_ASSEMBLY = "VCF_ASSEMBLY";
+
+  private static final String DEFAULT_VCF_ASSEMBLY = "assembly19=GRCh37,hs37=GRCh37,grch37=GRCh37,grch38=GRCh38";
+
+  private static final String VCF_SPECIES = "VCF_SPECIES"; // default is human
+
+  private static final String DEFAULT_REFERENCE = "grch37"; // fallback default is human GRCh37
+
+  /*
+   * keys to fields of VEP CSQ consequence data
+   * see https://www.ensembl.org/info/docs/tools/vep/vep_formats.html
+   */
+  private static final String CSQ_CONSEQUENCE_KEY = "Consequence";
+  private static final String CSQ_ALLELE_KEY = "Allele";
+  private static final String CSQ_ALLELE_NUM_KEY = "ALLELE_NUM"; // 0 (ref), 1...
+  private static final String CSQ_FEATURE_KEY = "Feature"; // Ensembl stable id
+
+  /*
+   * default VCF INFO key for VEP consequence data
+   * NB this can be overridden running VEP with --vcf_info_field
+   * - we don't handle this case (require identifier to be CSQ)
+   */
+  private static final String CSQ_FIELD = "CSQ";
+
+  /*
+   * separator for fields in consequence data is '|'
+   */
+  private static final String PIPE_REGEX = "\\|";
+
+  /*
+   * delimiter that separates multiple consequence data blocks
+   */
+  private static final String COMMA = ",";
+
+  /*
+   * the feature group assigned to a VCF variant in Jalview
+   */
+  private static final String FEATURE_GROUP_VCF = "VCF";
+
+  /*
+   * internal delimiter used to build keys for assemblyMappings
+   * 
+   */
+  private static final String EXCL = "!";
+
+  /*
+   * the VCF file we are processing
+   */
+  protected String vcfFilePath;
+
+  /*
+   * mappings between VCF and sequence reference assembly regions, as 
+   * key = "species!chromosome!fromAssembly!toAssembly
+   * value = Map{fromRange, toRange}
+   */
+  private Map<String, Map<int[], int[]>> assemblyMappings;
+
+  private VCFReader reader;
+
+  /*
+   * holds details of the VCF header lines (metadata)
+   */
+  private VCFHeader header;
+
+  /*
+   * species (as a valid Ensembl term) the VCF is for 
+   */
+  private String vcfSpecies;
+
+  /*
+   * genome assembly version (as a valid Ensembl identifier) the VCF is for 
+   */
+  private String vcfAssembly;
+
+  /*
+   * a Dictionary of contigs (if present) referenced in the VCF file
+   */
+  private SAMSequenceDictionary dictionary;
+
+  /*
+   * the position (0...) of field in each block of
+   * CSQ (consequence) data (if declared in the VCF INFO header for CSQ)
+   * see http://www.ensembl.org/info/docs/tools/vep/vep_formats.html
+   */
+  private int csqConsequenceFieldIndex = -1;
+  private int csqAlleleFieldIndex = -1;
+  private int csqAlleleNumberFieldIndex = -1;
+  private int csqFeatureFieldIndex = -1;
+
+  // todo the same fields for SnpEff ANN data if wanted
+  // see http://snpeff.sourceforge.net/SnpEff_manual.html#input
+
+  /*
+   * a unique identifier under which to save metadata about feature
+   * attributes (selected INFO field data)
+   */
+  private String sourceId;
+
+  /*
+   * The INFO IDs of data that is both present in the VCF file, and
+   * also matched by any filters for data of interest
+   */
+  List<String> vcfFieldsOfInterest;
+
+  /*
+   * The field offsets and identifiers for VEP (CSQ) data that is both present
+   * in the VCF file, and also matched by any filters for data of interest
+   * for example 0 -> Allele, 1 -> Consequence, ..., 36 -> SIFT, ...
+   */
+  Map<Integer, String> vepFieldsOfInterest;
+
+  /*
+   * key:value for which rejected data has been seen
+   * (the error is logged only once for each combination)
+   */
+  private Set<String> badData;
 
   /**
-   * Constructor given an alignment context
+   * Constructor given a VCF file
    * 
    * @param alignment
    */
-  public VCFLoader(AlignmentI alignment)
+  public VCFLoader(String vcfFile)
   {
-    al = alignment;
+    try
+    {
+      initialise(vcfFile);
+    } catch (IOException e)
+    {
+      System.err.println("Error opening VCF file: " + e.getMessage());
+    }
+
+    // map of species!chromosome!fromAssembly!toAssembly to {fromRange, toRange}
+    assemblyMappings = new HashMap<>();
   }
 
   /**
-   * Loads VCF on to an alignment - provided it can be related to one or more
-   * sequence's chromosomal coordinates
+   * Starts a new thread to query and load VCF variant data on to the given
+   * sequences
+   * <p>
+   * This method is not thread safe - concurrent threads should use separate
+   * instances of this class.
    * 
-   * @param filePath
+   * @param seqs
+   * @param gui
    */
-  public void loadVCF(String filePath)
+  public void loadVCF(SequenceI[] seqs, final AlignViewControllerGuiI gui)
   {
-    VCFReader reader = null;
+    if (gui != null)
+    {
+      gui.setStatus(MessageManager.getString("label.searching_vcf"));
+    }
 
-    try
+    new Thread()
+    {
+      @Override
+      public void run()
+      {
+        VCFLoader.this.doLoad(seqs, gui);
+      }
+    }.start();
+  }
+
+  /**
+   * Reads the specified contig sequence and adds its VCF variants to it
+   * 
+   * @param contig
+   *          the id of a single sequence (contig) to load
+   * @return
+   */
+  public SequenceI loadVCFContig(String contig)
+  {
+    VCFHeaderLine headerLine = header.getOtherHeaderLine(VCFHeader.REFERENCE_KEY);
+    if (headerLine == null)
+    {
+      Console.error("VCF reference header not found");
+      return null;
+    }
+    String ref = headerLine.getValue();
+    if (ref.startsWith("file://"))
+    {
+      ref = ref.substring(7);
+    }
+    setSpeciesAndAssembly(ref);
+
+    SequenceI seq = null;
+    File dbFile = new File(ref);
+
+    if (dbFile.exists())
+    {
+      HtsContigDb db = new HtsContigDb("", dbFile);
+      seq = db.getSequenceProxy(contig);
+      loadSequenceVCF(seq);
+      db.close();
+    }
+    else
     {
-      reader = new VCFReader(filePath);
+      Console.error("VCF reference not found: " + ref);
+    }
 
-      VCFHeader header = reader.getFileHeader();
+    return seq;
+  }
+
+  /**
+   * Loads VCF on to one or more sequences
+   * 
+   * @param seqs
+   * @param gui
+   *          optional callback handler for messages
+   */
+  protected void doLoad(SequenceI[] seqs, AlignViewControllerGuiI gui)
+  {
+    try
+    {
       VCFHeaderLine ref = header
               .getOtherHeaderLine(VCFHeader.REFERENCE_KEY);
-      // check if reference is wrt assembly19 (GRCh37)
-      // todo may need to allow user to specify reference assembly?
-      boolean isRefGrch37 = (ref != null && ref.getValue().contains(
-              "assembly19"));
+      String reference = ref == null ? null : ref.getValue();
+
+      setSpeciesAndAssembly(reference);
 
       int varCount = 0;
       int seqCount = 0;
 
-      for (SequenceI seq : al.getSequences())
+      /*
+       * query for VCF overlapping each sequence in turn
+       */
+      for (SequenceI seq : seqs)
       {
-        int added = loadVCF(seq, reader, isRefGrch37);
+        int added = loadSequenceVCF(seq);
         if (added > 0)
         {
           seqCount++;
           varCount += added;
+          transferAddedFeatures(seq);
+        }
+      }
+      if (gui != null)
+      {
+        String msg = MessageManager.formatMessage("label.added_vcf",
+                varCount, seqCount);
+        gui.setStatus(msg);
+        if (gui.getFeatureSettingsUI() != null)
+        {
+          gui.getFeatureSettingsUI().discoverAllFeatureData();
         }
       }
-      System.out.println(String.format(
-"Added %d VCF variants to %d sequence(s)", varCount,
-              seqCount));
-
-      reader.close();
     } catch (Throwable e)
     {
       System.err.println("Error processing VCF: " + e.getMessage());
       e.printStackTrace();
+      if (gui != null)
+      {
+        gui.setStatus("Error occurred - see console for details");
+      }
+    } finally
+    {
+      if (reader != null)
+      {
+        try
+        {
+          reader.close();
+        } catch (IOException e)
+        {
+          // ignore
+        }
+      }
+      header = null;
+      dictionary = null;
     }
   }
 
   /**
-   * Tries to add overlapping variants read from a VCF file to the given
-   * sequence, and returns the number of overlapping variants found. Note that
-   * this requires the sequence to hold information as to its chromosomal
-   * positions and reference, in order to be able to map the VCF variants to the
-   * sequence.
+   * Attempts to determine and save the species and genome assembly version to
+   * which the VCF data applies. This may be done by parsing the {@code reference}
+   * header line, configured in a property file, or (potentially) confirmed
+   * interactively by the user.
+   * <p>
+   * The saved values should be identifiers valid for Ensembl's REST service
+   * {@code map} endpoint, so they can be used (if necessary) to retrieve the
+   * mapping between VCF coordinates and sequence coordinates.
    * 
-   * @param seq
-   * @param reader
-   * @param isVcfRefGrch37
-   * @return
+   * @param reference
+   * @see https://rest.ensembl.org/documentation/info/assembly_map
+   * @see https://rest.ensembl.org/info/assembly/human?content-type=text/xml
+   * @see https://rest.ensembl.org/info/species?content-type=text/xml
    */
-  protected int loadVCF(SequenceI seq, VCFReader reader, boolean isVcfRefGrch37)
+  protected void setSpeciesAndAssembly(String reference)
   {
-    int count = 0;
-    GeneLoci seqCoords = ((Sequence) seq).getGeneLoci();
-    if (seqCoords == null)
+    if (reference == null)
     {
-      return 0;
+      Console.error("No VCF ##reference found, defaulting to "
+              + DEFAULT_REFERENCE + ":" + DEFAULT_SPECIES);
+      reference = DEFAULT_REFERENCE; // default to GRCh37 if not specified
     }
+    reference = reference.toLowerCase(Locale.ROOT);
 
     /*
-     * fudge - ensure chromosomal mapping from range is sequence start/end
-     * (in case end == 0 when the mapping is first created)
+     * for a non-human species, or other assembly identifier,
+     * specify as a Jalview property file entry e.g.
+     * VCF_ASSEMBLY = hs37=GRCh37,assembly19=GRCh37
+     * VCF_SPECIES = c_elegans=celegans
+     * to map a token in the reference header to a value
      */
-    MapList mapping = seqCoords.getMapping();
-    if (mapping.getFromRanges().get(0)[1] == 0)
+    String prop = Cache.getDefault(VCF_ASSEMBLY, DEFAULT_VCF_ASSEMBLY);
+    for (String token : prop.split(","))
     {
-      mapping.getFromRanges().get(0)[1] = seq.getEnd();
+      String[] tokens = token.split("=");
+      if (tokens.length == 2)
+      {
+        if (reference.contains(tokens[0].trim().toLowerCase(Locale.ROOT)))
+        {
+          vcfAssembly = tokens[1].trim();
+          break;
+        }
+      }
     }
 
-    List<int[]> seqChromosomalContigs = mapping.getToRanges();
-    for (int[] range : seqChromosomalContigs)
+    vcfSpecies = DEFAULT_SPECIES;
+    prop = Cache.getProperty(VCF_SPECIES);
+    if (prop != null)
     {
-      count += addVcfVariants(seq, reader, range, isVcfRefGrch37);
+      for (String token : prop.split(","))
+      {
+        String[] tokens = token.split("=");
+        if (tokens.length == 2)
+        {
+          if (reference.contains(tokens[0].trim().toLowerCase(Locale.ROOT)))
+          {
+            vcfSpecies = tokens[1].trim();
+            break;
+          }
+        }
+      }
     }
-
-    return count;
   }
 
   /**
-   * Queries the VCF reader for any variants that overlap the given chromosome
-   * region of the sequence, and adds as variant features. Returns the number of
-   * overlapping variants found.
+   * Opens the VCF file and parses header data
    * 
-   * @param seq
-   * @param reader
-   * @param range
-   *          start-end range of a sequence region in its chromosomal
-   *          coordinates
-   * @param isVcfRefGrch37
-   *          true if the VCF is with reference to GRCh37
-   * @return
+   * @param filePath
+   * @throws IOException
    */
-  protected int addVcfVariants(SequenceI seq, VCFReader reader,
-          int[] range, boolean isVcfRefGrch37)
+  private void initialise(String filePath) throws IOException
   {
-    GeneLoci seqCoords = ((Sequence) seq).getGeneLoci();
+    vcfFilePath = filePath;
 
-    String chromosome = seqCoords.getChromosome();
-    String seqRef = seqCoords.getReference();
-    String species = seqCoords.getSpecies();
-    
-    /*
-     * map chromosomal coordinates from GRCh38 (sequence) to
-     * GRCh37 (VCF) if necessary
-     */
-    int offset = 0;
-    if ("GRCh38".equalsIgnoreCase(seqRef) && isVcfRefGrch37)
+    reader = new VCFReader(filePath);
+
+    header = reader.getFileHeader();
+
+    try
     {
-      int[] newRange = mapReferenceRange(range, chromosome, species,
-              "GRCh38",
-              "GRCh37");
-      offset = newRange[0] - range[0];
-      range = newRange;
+      dictionary = header.getSequenceDictionary();
+    } catch (SAMException e)
+    {
+      // ignore - thrown if any contig line lacks length info
     }
 
+    sourceId = filePath;
+
+    saveMetadata(sourceId);
+
     /*
-     * query the VCF for overlaps
+     * get offset of CSQ ALLELE_NUM and Feature if declared
      */
-    int count = 0;
-    MapList mapping = seqCoords.getMapping();
+    parseCsqHeader();
+  }
+
+  /**
+   * Reads metadata (such as INFO field descriptions and datatypes) and saves
+   * them for future reference
+   * 
+   * @param theSourceId
+   */
+  void saveMetadata(String theSourceId)
+  {
+    List<Pattern> vcfFieldPatterns = getFieldMatchers(VCF_FIELDS_PREF,
+            DEFAULT_VCF_FIELDS);
+    vcfFieldsOfInterest = new ArrayList<>();
 
-    CloseableIterator<VariantContext> variants = reader.query(chromosome,
-            range[0], range[1]);
-    while (variants.hasNext())
+    FeatureSource metadata = new FeatureSource(theSourceId);
+
+    for (VCFInfoHeaderLine info : header.getInfoHeaderLines())
     {
-      /*
-       * get variant location in sequence chromosomal coordinates
-       */
-      VariantContext variant = variants.next();
-      count++;
-      int start = variant.getStart() - offset;
-      int end = variant.getEnd() - offset;
+      String attributeId = info.getID();
+      String desc = info.getDescription();
+      VCFHeaderLineType type = info.getType();
+      FeatureAttributeType attType = null;
+      switch (type)
+      {
+      case Character:
+        attType = FeatureAttributeType.Character;
+        break;
+      case Flag:
+        attType = FeatureAttributeType.Flag;
+        break;
+      case Float:
+        attType = FeatureAttributeType.Float;
+        break;
+      case Integer:
+        attType = FeatureAttributeType.Integer;
+        break;
+      case String:
+        attType = FeatureAttributeType.String;
+        break;
+      }
+      metadata.setAttributeName(attributeId, desc);
+      metadata.setAttributeType(attributeId, attType);
 
-      /*
-       * get location in sequence coordinates
-       */
-      int[] seqLocation = mapping.locateInFrom(start, end);
-      int featureStart = seqLocation[0];
-      int featureEnd = seqLocation[1];
-      addVariantFeatures(seq, variant, featureStart, featureEnd);
+      if (isFieldWanted(attributeId, vcfFieldPatterns))
+      {
+        vcfFieldsOfInterest.add(attributeId);
+      }
     }
 
-    variants.close();
-
-    return count;
+    FeatureSources.getInstance().addSource(theSourceId, metadata);
   }
 
   /**
-   * Inspects the VCF variant record, and adds variant features to the sequence
+   * Answers true if the field id is matched by any of the filter patterns, else
+   * false. Matching is against regular expression patterns, and is not
+   * case-sensitive.
    * 
-   * @param seq
-   * @param variant
-   * @param featureStart
-   * @param featureEnd
+   * @param id
+   * @param filters
+   * @return
    */
-  protected void addVariantFeatures(SequenceI seq, VariantContext variant,
-          int featureStart, int featureEnd)
+  private boolean isFieldWanted(String id, List<Pattern> filters)
   {
-    StringBuilder sb = new StringBuilder();
-    sb.append(variant.getReference().getBaseString());
-
-    for (Allele allele : variant.getAlleles())
+    for (Pattern p : filters)
     {
-      if (!allele.isReference())
+      if (p.matcher(id.toUpperCase(Locale.ROOT)).matches())
       {
-        sb.append(",").append(allele.getBaseString());
+        return true;
       }
     }
-    String alleles = sb.toString(); // e.g. G,A,C
+    return false;
+  }
 
-    String type = SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT;
-    SequenceFeature sf = new SequenceFeature(type, alleles, featureStart,
-            featureEnd, "VCF");
+  /**
+   * Records 'wanted' fields defined in the CSQ INFO header (if there is one).
+   * Also records the position of selected fields (Allele, ALLELE_NUM, Feature)
+   * required for processing.
+   * <p>
+   * CSQ fields are declared in the CSQ INFO Description e.g.
+   * <p>
+   * Description="Consequence ...from ... VEP. Format: Allele|Consequence|...
+   */
+  protected void parseCsqHeader()
+  {
+    List<Pattern> vepFieldFilters = getFieldMatchers(VEP_FIELDS_PREF,
+            DEFAULT_VEP_FIELDS);
+    vepFieldsOfInterest = new HashMap<>();
+
+    VCFInfoHeaderLine csqInfo = header.getInfoHeaderLine(CSQ_FIELD);
+    if (csqInfo == null)
+    {
+      return;
+    }
 
     /*
-     * only add 'alleles' property if a SNP, as we can
-     * only handle SNPs when computing peptide variants
+     * parse out the pipe-separated list of CSQ fields; we assume here that
+     * these form the last part of the description, and contain no spaces
      */
-    if (variant.isSNP())
+    String desc = csqInfo.getDescription();
+    int spacePos = desc.lastIndexOf(" ");
+    desc = desc.substring(spacePos + 1);
+
+    if (desc != null)
+    {
+      String[] format = desc.split(PIPE_REGEX);
+      int index = 0;
+      for (String field : format)
+      {
+        if (CSQ_CONSEQUENCE_KEY.equals(field))
+        {
+          csqConsequenceFieldIndex = index;
+        }
+        if (CSQ_ALLELE_NUM_KEY.equals(field))
+        {
+          csqAlleleNumberFieldIndex = index;
+        }
+        if (CSQ_ALLELE_KEY.equals(field))
+        {
+          csqAlleleFieldIndex = index;
+        }
+        if (CSQ_FEATURE_KEY.equals(field))
+        {
+          csqFeatureFieldIndex = index;
+        }
+
+        if (isFieldWanted(field, vepFieldFilters))
+        {
+          vepFieldsOfInterest.put(index, field);
+        }
+
+        index++;
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Reads the Preference value for the given key, with default specified if no
+   * preference set. The value is interpreted as a comma-separated list of
+   * regular expressions, and converted into a list of compiled patterns ready
+   * for matching. Patterns are forced to upper-case for non-case-sensitive
+   * matching.
+   * <p>
+   * This supports user-defined filters for fields of interest to capture while
+   * processing data. For example, VCF_FIELDS = AF,AC* would mean that VCF INFO
+   * fields with an ID of AF, or starting with AC, would be matched.
+   * 
+   * @param key
+   * @param def
+   * @return
+   */
+  private List<Pattern> getFieldMatchers(String key, String def)
+  {
+    String pref = Cache.getDefault(key, def);
+    List<Pattern> patterns = new ArrayList<>();
+    String[] tokens = pref.split(",");
+    for (String token : tokens)
     {
-      sf.setValue("alleles", alleles);
+      try
+      {
+      patterns.add(Pattern.compile(token.toUpperCase(Locale.ROOT)));
+      } catch (PatternSyntaxException e)
+      {
+        System.err.println("Invalid pattern ignored: " + token);
+      }
     }
+    return patterns;
+  }
 
-    Map<String, Object> atts = variant.getAttributes();
-    for (Entry<String, Object> att : atts.entrySet())
+  /**
+   * Transfers VCF features to sequences to which this sequence has a mapping.
+   * 
+   * @param seq
+   */
+  protected void transferAddedFeatures(SequenceI seq)
+  {
+    List<DBRefEntry> dbrefs = seq.getDBRefs();
+    if (dbrefs == null)
     {
-      sf.setValue(att.getKey(), att.getValue());
+      return;
+    }
+    for (DBRefEntry dbref : dbrefs)
+    {
+      Mapping mapping = dbref.getMap();
+      if (mapping == null || mapping.getTo() == null)
+      {
+        continue;
+      }
+
+      SequenceI mapTo = mapping.getTo();
+      MapList map = mapping.getMap();
+      if (map.getFromRatio() == 3)
+      {
+        /*
+         * dna-to-peptide product mapping
+         */
+        // JAL-3187 render on the fly instead
+        // AlignmentUtils.computeProteinFeatures(seq, mapTo, map);
+      }
+      else
+      {
+        /*
+         * nucleotide-to-nucleotide mapping e.g. transcript to CDS
+         */
+        List<SequenceFeature> features = seq.getFeatures()
+                .getPositionalFeatures(SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT);
+        for (SequenceFeature sf : features)
+        {
+          if (FEATURE_GROUP_VCF.equals(sf.getFeatureGroup()))
+          {
+            transferFeature(sf, mapTo, map);
+          }
+        }
+      }
     }
-    seq.addSequenceFeature(sf);
   }
 
   /**
-   * Call the Ensembl REST service that maps from one assembly reference's
-   * coordinates to another's
+   * Tries to add overlapping variants read from a VCF file to the given sequence,
+   * and returns the number of variant features added
    * 
-   * @param range
-   * @param chromosome
-   * @param species
-   * @param fromRef
-   * @param toRef
+   * @param seq
    * @return
    */
-  protected int[] mapReferenceRange(int[] range, String chromosome,
-          String species, String fromRef, String toRef)
+  protected int loadSequenceVCF(SequenceI seq)
   {
-    // TODO call
-    // http://rest.ensembl.org/map/species/fromRef/chromosome:range[0]..range[1]:1/toRef?content-type=application/json
-    // and parse the JSON response
+    VCFMap vcfMap = getVcfMap(seq);
+    if (vcfMap == null)
+    {
+      return 0;
+    }
+
+    /*
+     * work with the dataset sequence here
+     */
+    SequenceI dss = seq.getDatasetSequence();
+    if (dss == null)
+    {
+      dss = seq;
+    }
+    return addVcfVariants(dss, vcfMap);
+  }
 
-    // 1922632 is the difference between 37 and 38 for chromosome 17
-    return new int[] { range[0] - 1922632, range[1] - 1922632 };
+  /**
+   * Answers a map from sequence coordinates to VCF chromosome ranges
+   * 
+   * @param seq
+   * @return
+   */
+  private VCFMap getVcfMap(SequenceI seq)
+  {
+    /*
+     * simplest case: sequence has id and length matching a VCF contig
+     */
+    VCFMap vcfMap = null;
+    if (dictionary != null)
+    {
+      vcfMap = getContigMap(seq);
+    }
+    if (vcfMap != null)
+    {
+      return vcfMap;
+    }
+
+    /*
+     * otherwise, map to VCF from chromosomal coordinates 
+     * of the sequence (if known)
+     */
+    GeneLociI seqCoords = seq.getGeneLoci();
+    if (seqCoords == null)
+    {
+      Console.warn(String.format(
+              "Can't query VCF for %s as chromosome coordinates not known",
+              seq.getName()));
+      return null;
+    }
+
+    String species = seqCoords.getSpeciesId();
+    String chromosome = seqCoords.getChromosomeId();
+    String seqRef = seqCoords.getAssemblyId();
+    MapList map = seqCoords.getMapping();
+
+    // note this requires the configured species to match that
+    // returned with the Ensembl sequence; todo: support aliases?
+    if (!vcfSpecies.equalsIgnoreCase(species))
+    {
+      Console.warn("No VCF loaded to " + seq.getName()
+              + " as species not matched");
+      return null;
+    }
+
+    if (seqRef.equalsIgnoreCase(vcfAssembly))
+    {
+      return new VCFMap(chromosome, map);
+    }
+
+    /*
+     * VCF data has a different reference assembly to the sequence:
+     * query Ensembl to map chromosomal coordinates from sequence to VCF
+     */
+    List<int[]> toVcfRanges = new ArrayList<>();
+    List<int[]> fromSequenceRanges = new ArrayList<>();
+
+    for (int[] range : map.getToRanges())
+    {
+      int[] fromRange = map.locateInFrom(range[0], range[1]);
+      if (fromRange == null)
+      {
+        // corrupted map?!?
+        continue;
+      }
+
+      int[] newRange = mapReferenceRange(range, chromosome, "human", seqRef,
+              vcfAssembly);
+      if (newRange == null)
+      {
+        Console.error(
+                String.format("Failed to map %s:%s:%s:%d:%d to %s", species,
+                        chromosome, seqRef, range[0], range[1],
+                        vcfAssembly));
+        continue;
+      }
+      else
+      {
+        toVcfRanges.add(newRange);
+        fromSequenceRanges.add(fromRange);
+      }
+    }
+
+    return new VCFMap(chromosome,
+            new MapList(fromSequenceRanges, toVcfRanges, 1, 1));
+  }
+
+  /**
+   * If the sequence id matches a contig declared in the VCF file, and the
+   * sequence length matches the contig length, then returns a 1:1 map of the
+   * sequence to the contig, else returns null
+   * 
+   * @param seq
+   * @return
+   */
+  private VCFMap getContigMap(SequenceI seq)
+  {
+    String id = seq.getName();
+    SAMSequenceRecord contig = dictionary.getSequence(id);
+    if (contig != null)
+    {
+      int len = seq.getLength();
+      if (len == contig.getSequenceLength())
+      {
+        MapList map = new MapList(new int[] { 1, len },
+                new int[]
+                { 1, len }, 1, 1);
+        return new VCFMap(id, map);
+      }
+    }
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * Queries the VCF reader for any variants that overlap the mapped chromosome
+   * ranges of the sequence, and adds as variant features. Returns the number of
+   * overlapping variants found.
+   * 
+   * @param seq
+   * @param map
+   *          mapping from sequence to VCF coordinates
+   * @return
+   */
+  protected int addVcfVariants(SequenceI seq, VCFMap map)
+  {
+    boolean forwardStrand = map.map.isToForwardStrand();
+
+    /*
+     * query the VCF for overlaps of each contiguous chromosomal region
+     */
+    int count = 0;
+
+    for (int[] range : map.map.getToRanges())
+    {
+      int vcfStart = Math.min(range[0], range[1]);
+      int vcfEnd = Math.max(range[0], range[1]);
+      try
+      {
+        CloseableIterator<VariantContext> variants = reader
+                .query(map.chromosome, vcfStart, vcfEnd);
+        while (variants.hasNext())
+        {
+          VariantContext variant = variants.next();
+
+          int[] featureRange = map.map.locateInFrom(variant.getStart(),
+                  variant.getEnd());
+
+          /*
+           * only take features whose range is fully mappable to sequence positions
+           */
+          if (featureRange != null)
+          {
+            int featureStart = Math.min(featureRange[0], featureRange[1]);
+            int featureEnd = Math.max(featureRange[0], featureRange[1]);
+            if (featureEnd - featureStart == variant.getEnd()
+                    - variant.getStart())
+            {
+              count += addAlleleFeatures(seq, variant, featureStart,
+                      featureEnd, forwardStrand);
+            }
+          }
+        }
+        variants.close();
+      } catch (TribbleException e)
+      {
+        /*
+         * RuntimeException throwable by htsjdk
+         */
+        String msg = String.format("Error reading VCF for %s:%d-%d: %s ",
+                map.chromosome, vcfStart, vcfEnd,e.getLocalizedMessage());
+        Console.error(msg);
+      }
+    }
+
+    return count;
+  }
+
+  /**
+   * A convenience method to get an attribute value for an alternate allele
+   * 
+   * @param variant
+   * @param attributeName
+   * @param alleleIndex
+   * @return
+   */
+  protected String getAttributeValue(VariantContext variant,
+          String attributeName, int alleleIndex)
+  {
+    Object att = variant.getAttribute(attributeName);
+
+    if (att instanceof String)
+    {
+      return (String) att;
+    }
+    else if (att instanceof ArrayList)
+    {
+      return ((List<String>) att).get(alleleIndex);
+    }
+
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * Adds one variant feature for each allele in the VCF variant record, and
+   * returns the number of features added.
+   * 
+   * @param seq
+   * @param variant
+   * @param featureStart
+   * @param featureEnd
+   * @param forwardStrand
+   * @return
+   */
+  protected int addAlleleFeatures(SequenceI seq, VariantContext variant,
+          int featureStart, int featureEnd, boolean forwardStrand)
+  {
+    int added = 0;
+
+    /*
+     * Javadoc says getAlternateAlleles() imposes no order on the list returned
+     * so we proceed defensively to get them in strict order
+     */
+    int altAlleleCount = variant.getAlternateAlleles().size();
+    for (int i = 0; i < altAlleleCount; i++)
+    {
+      added += addAlleleFeature(seq, variant, i, featureStart, featureEnd,
+              forwardStrand);
+    }
+    return added;
+  }
+
+  /**
+   * Inspects one allele and attempts to add a variant feature for it to the
+   * sequence. The additional data associated with this allele is extracted to
+   * store in the feature's key-value map. Answers the number of features added (0
+   * or 1).
+   * 
+   * @param seq
+   * @param variant
+   * @param altAlleleIndex
+   *          (0, 1..)
+   * @param featureStart
+   * @param featureEnd
+   * @param forwardStrand
+   * @return
+   */
+  protected int addAlleleFeature(SequenceI seq, VariantContext variant,
+          int altAlleleIndex, int featureStart, int featureEnd,
+          boolean forwardStrand)
+  {
+    String reference = variant.getReference().getBaseString();
+    Allele alt = variant.getAlternateAllele(altAlleleIndex);
+    String allele = alt.getBaseString();
+
+    /*
+     * insertion after a genomic base, if on reverse strand, has to be 
+     * converted to insertion of complement after the preceding position 
+     */
+    int referenceLength = reference.length();
+    if (!forwardStrand && allele.length() > referenceLength
+            && allele.startsWith(reference))
+    {
+      featureStart -= referenceLength;
+      featureEnd = featureStart;
+      char insertAfter = seq.getCharAt(featureStart - seq.getStart());
+      reference = Dna.reverseComplement(String.valueOf(insertAfter));
+      allele = allele.substring(referenceLength) + reference;
+    }
+
+    /*
+     * build the ref,alt allele description e.g. "G,A", using the base
+     * complement if the sequence is on the reverse strand
+     */
+    StringBuilder sb = new StringBuilder();
+    sb.append(forwardStrand ? reference : Dna.reverseComplement(reference));
+    sb.append(COMMA);
+    sb.append(forwardStrand ? allele : Dna.reverseComplement(allele));
+    String alleles = sb.toString(); // e.g. G,A
+
+    /*
+     * pick out the consequence data (if any) that is for the current allele
+     * and feature (transcript) that matches the current sequence
+     */
+    String consequence = getConsequenceForAlleleAndFeature(variant, CSQ_FIELD,
+            altAlleleIndex, csqAlleleFieldIndex,
+            csqAlleleNumberFieldIndex, seq.getName().toLowerCase(Locale.ROOT),
+            csqFeatureFieldIndex);
+
+    /*
+     * pick out the ontology term for the consequence type
+     */
+    String type = SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT;
+    if (consequence != null)
+    {
+      type = getOntologyTerm(consequence);
+    }
+
+    SequenceFeature sf = new SequenceFeature(type, alleles, featureStart,
+            featureEnd, FEATURE_GROUP_VCF);
+    sf.setSource(sourceId);
+
+    /*
+     * save the derived alleles as a named attribute; this will be
+     * needed when Jalview computes derived peptide variants
+     */
+    addFeatureAttribute(sf, Gff3Helper.ALLELES, alleles);
+
+    /*
+     * add selected VCF fixed column data as feature attributes
+     */
+    addFeatureAttribute(sf, VCF_POS, String.valueOf(variant.getStart()));
+    addFeatureAttribute(sf, VCF_ID, variant.getID());
+    addFeatureAttribute(sf, VCF_QUAL,
+            String.valueOf(variant.getPhredScaledQual()));
+    addFeatureAttribute(sf, VCF_FILTER, getFilter(variant));
+
+    addAlleleProperties(variant, sf, altAlleleIndex, consequence);
+
+    seq.addSequenceFeature(sf);
+
+    return 1;
+  }
+
+  /**
+   * Answers the VCF FILTER value for the variant - or an approximation to it.
+   * This field is either PASS, or a semi-colon separated list of filters not
+   * passed. htsjdk saves filters as a HashSet, so the order when reassembled into
+   * a list may be different.
+   * 
+   * @param variant
+   * @return
+   */
+  String getFilter(VariantContext variant)
+  {
+    Set<String> filters = variant.getFilters();
+    if (filters.isEmpty())
+    {
+      return NO_VALUE;
+    }
+    Iterator<String> iterator = filters.iterator();
+    String first = iterator.next();
+    if (filters.size() == 1)
+    {
+      return first;
+    }
+
+    StringBuilder sb = new StringBuilder(first);
+    while (iterator.hasNext())
+    {
+      sb.append(";").append(iterator.next());
+    }
+
+    return sb.toString();
+  }
+
+  /**
+   * Adds one feature attribute unless the value is null, empty or '.'
+   * 
+   * @param sf
+   * @param key
+   * @param value
+   */
+  void addFeatureAttribute(SequenceFeature sf, String key, String value)
+  {
+    if (value != null && !value.isEmpty() && !NO_VALUE.equals(value))
+    {
+      sf.setValue(key, value);
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Determines the Sequence Ontology term to use for the variant feature type in
+   * Jalview. The default is 'sequence_variant', but a more specific term is used
+   * if:
+   * <ul>
+   * <li>VEP (or SnpEff) Consequence annotation is included in the VCF</li>
+   * <li>sequence id can be matched to VEP Feature (or SnpEff Feature_ID)</li>
+   * </ul>
+   * 
+   * @param consequence
+   * @return
+   * @see http://www.sequenceontology.org/browser/current_svn/term/SO:0001060
+   */
+  String getOntologyTerm(String consequence)
+  {
+    String type = SequenceOntologyI.SEQUENCE_VARIANT;
+
+    /*
+     * could we associate Consequence data with this allele and feature (transcript)?
+     * if so, prefer the consequence term from that data
+     */
+    if (csqAlleleFieldIndex == -1) // && snpEffAlleleFieldIndex == -1
+    {
+      /*
+       * no Consequence data so we can't refine the ontology term
+       */
+      return type;
+    }
+
+    if (consequence != null)
+    {
+      String[] csqFields = consequence.split(PIPE_REGEX);
+      if (csqFields.length > csqConsequenceFieldIndex)
+      {
+        type = csqFields[csqConsequenceFieldIndex];
+      }
+    }
+    else
+    {
+      // todo the same for SnpEff consequence data matching if wanted
+    }
+
+    /*
+     * if of the form (e.g.) missense_variant&splice_region_variant,
+     * just take the first ('most severe') consequence
+     */
+    if (type != null)
+    {
+      int pos = type.indexOf('&');
+      if (pos > 0)
+      {
+        type = type.substring(0, pos);
+      }
+    }
+    return type;
+  }
+
+  /**
+   * Returns matched consequence data if it can be found, else null.
+   * <ul>
+   * <li>inspects the VCF data for key 'vcfInfoId'</li>
+   * <li>splits this on comma (to distinct consequences)</li>
+   * <li>returns the first consequence (if any) where</li>
+   * <ul>
+   * <li>the allele matches the altAlleleIndex'th allele of variant</li>
+   * <li>the feature matches the sequence name (e.g. transcript id)</li>
+   * </ul>
+   * </ul>
+   * If matched, the consequence is returned (as pipe-delimited fields).
+   * 
+   * @param variant
+   * @param vcfInfoId
+   * @param altAlleleIndex
+   * @param alleleFieldIndex
+   * @param alleleNumberFieldIndex
+   * @param seqName
+   * @param featureFieldIndex
+   * @return
+   */
+  private String getConsequenceForAlleleAndFeature(VariantContext variant,
+          String vcfInfoId, int altAlleleIndex, int alleleFieldIndex,
+          int alleleNumberFieldIndex,
+          String seqName, int featureFieldIndex)
+  {
+    if (alleleFieldIndex == -1 || featureFieldIndex == -1)
+    {
+      return null;
+    }
+    Object value = variant.getAttribute(vcfInfoId);
+
+    if (value == null || !(value instanceof List<?>))
+    {
+      return null;
+    }
+
+    /*
+     * inspect each consequence in turn (comma-separated blocks
+     * extracted by htsjdk)
+     */
+    List<String> consequences = (List<String>) value;
+
+    for (String consequence : consequences)
+    {
+      String[] csqFields = consequence.split(PIPE_REGEX);
+      if (csqFields.length > featureFieldIndex)
+      {
+        String featureIdentifier = csqFields[featureFieldIndex];
+        if (featureIdentifier.length() > 4
+                && seqName.indexOf(featureIdentifier.toLowerCase(Locale.ROOT)) > -1)
+        {
+          /*
+           * feature (transcript) matched - now check for allele match
+           */
+          if (matchAllele(variant, altAlleleIndex, csqFields,
+                  alleleFieldIndex, alleleNumberFieldIndex))
+          {
+            return consequence;
+          }
+        }
+      }
+    }
+    return null;
+  }
+
+  private boolean matchAllele(VariantContext variant, int altAlleleIndex,
+          String[] csqFields, int alleleFieldIndex,
+          int alleleNumberFieldIndex)
+  {
+    /*
+     * if ALLELE_NUM is present, it must match altAlleleIndex
+     * NB first alternate allele is 1 for ALLELE_NUM, 0 for altAlleleIndex
+     */
+    if (alleleNumberFieldIndex > -1)
+    {
+      if (csqFields.length <= alleleNumberFieldIndex)
+      {
+        return false;
+      }
+      String alleleNum = csqFields[alleleNumberFieldIndex];
+      return String.valueOf(altAlleleIndex + 1).equals(alleleNum);
+    }
+
+    /*
+     * else consequence allele must match variant allele
+     */
+    if (alleleFieldIndex > -1 && csqFields.length > alleleFieldIndex)
+    {
+      String csqAllele = csqFields[alleleFieldIndex];
+      String vcfAllele = variant.getAlternateAllele(altAlleleIndex)
+              .getBaseString();
+      return csqAllele.equals(vcfAllele);
+    }
+    return false;
+  }
+
+  /**
+   * Add any allele-specific VCF key-value data to the sequence feature
+   * 
+   * @param variant
+   * @param sf
+   * @param altAlelleIndex
+   *          (0, 1..)
+   * @param consequence
+   *          if not null, the consequence specific to this sequence (transcript
+   *          feature) and allele
+   */
+  protected void addAlleleProperties(VariantContext variant,
+          SequenceFeature sf, final int altAlelleIndex, String consequence)
+  {
+    Map<String, Object> atts = variant.getAttributes();
+
+    for (Entry<String, Object> att : atts.entrySet())
+    {
+      String key = att.getKey();
+
+      /*
+       * extract Consequence data (if present) that we are able to
+       * associated with the allele for this variant feature
+       */
+      if (CSQ_FIELD.equals(key))
+      {
+        addConsequences(variant, sf, consequence);
+        continue;
+      }
+
+      /*
+       * filter out fields we don't want to capture
+       */
+      if (!vcfFieldsOfInterest.contains(key))
+      {
+        continue;
+      }
+
+      /*
+       * we extract values for other data which are allele-specific; 
+       * these may be per alternate allele (INFO[key].Number = 'A') 
+       * or per allele including reference (INFO[key].Number = 'R') 
+       */
+      VCFInfoHeaderLine infoHeader = header.getInfoHeaderLine(key);
+      if (infoHeader == null)
+      {
+        /*
+         * can't be sure what data belongs to this allele, so
+         * play safe and don't take any
+         */
+        continue;
+      }
+
+      VCFHeaderLineCount number = infoHeader.getCountType();
+      int index = altAlelleIndex;
+      if (number == VCFHeaderLineCount.R)
+      {
+        /*
+         * one value per allele including reference, so bump index
+         * e.g. the 3rd value is for the  2nd alternate allele
+         */
+        index++;
+      }
+      else if (number != VCFHeaderLineCount.A)
+      {
+        /*
+         * don't save other values as not allele-related
+         */
+        continue;
+      }
+
+      /*
+       * take the index'th value
+       */
+      String value = getAttributeValue(variant, key, index);
+      if (value != null && isValid(variant, key, value))
+      {
+        /*
+         * decode colon, semicolon, equals sign, percent sign, comma (only)
+         * as required by the VCF specification (para 1.2)
+         */
+        value = StringUtils.urlDecode(value, VCF_ENCODABLE);
+        addFeatureAttribute(sf, key, value);
+      }
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Answers true for '.', null, or an empty value, or if the INFO type is String.
+   * If the INFO type is Integer or Float, answers false if the value is not in
+   * valid format.
+   * 
+   * @param variant
+   * @param infoId
+   * @param value
+   * @return
+   */
+  protected boolean isValid(VariantContext variant, String infoId,
+          String value)
+  {
+    if (value == null || value.isEmpty() || NO_VALUE.equals(value))
+    {
+      return true;
+    }
+    VCFInfoHeaderLine infoHeader = header.getInfoHeaderLine(infoId);
+    if (infoHeader == null)
+    {
+      Console.error("Field " + infoId + " has no INFO header");
+      return false;
+    }
+    VCFHeaderLineType infoType = infoHeader.getType();
+    try
+    {
+      if (infoType == VCFHeaderLineType.Integer)
+      {
+        Integer.parseInt(value);
+      }
+      else if (infoType == VCFHeaderLineType.Float)
+      {
+        Float.parseFloat(value);
+      }
+    } catch (NumberFormatException e)
+    {
+      logInvalidValue(variant, infoId, value);
+      return false;
+    }
+    return true;
+  }
+
+  /**
+   * Logs an error message for malformed data; duplicate messages (same id and
+   * value) are not logged
+   * 
+   * @param variant
+   * @param infoId
+   * @param value
+   */
+  private void logInvalidValue(VariantContext variant, String infoId,
+          String value)
+  {
+    if (badData == null)
+    {
+      badData = new HashSet<>();
+    }
+    String token = infoId + ":" + value;
+    if (!badData.contains(token))
+    {
+      badData.add(token);
+      Console.error(String.format("Invalid VCF data at %s:%d %s=%s",
+              variant.getContig(), variant.getStart(), infoId, value));
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Inspects CSQ data blocks (consequences) and adds attributes on the sequence
+   * feature.
+   * <p>
+   * If <code>myConsequence</code> is not null, then this is the specific
+   * consequence data (pipe-delimited fields) that is for the current allele and
+   * transcript (sequence) being processed)
+   * 
+   * @param variant
+   * @param sf
+   * @param myConsequence
+   */
+  protected void addConsequences(VariantContext variant, SequenceFeature sf,
+          String myConsequence)
+  {
+    Object value = variant.getAttribute(CSQ_FIELD);
+
+    if (value == null || !(value instanceof List<?>))
+    {
+      return;
+    }
+
+    List<String> consequences = (List<String>) value;
+
+    /*
+     * inspect CSQ consequences; restrict to the consequence
+     * associated with the current transcript (Feature)
+     */
+    Map<String, String> csqValues = new HashMap<>();
+
+    for (String consequence : consequences)
+    {
+      if (myConsequence == null || myConsequence.equals(consequence))
+      {
+        String[] csqFields = consequence.split(PIPE_REGEX);
+
+        /*
+         * inspect individual fields of this consequence, copying non-null
+         * values which are 'fields of interest'
+         */
+        int i = 0;
+        for (String field : csqFields)
+        {
+          if (field != null && field.length() > 0)
+          {
+            String id = vepFieldsOfInterest.get(i);
+            if (id != null)
+            {
+              /*
+               * VCF spec requires encoding of special characters e.g. '='
+               * so decode them here before storing
+               */
+              field = StringUtils.urlDecode(field, VCF_ENCODABLE);
+              csqValues.put(id, field);
+            }
+          }
+          i++;
+        }
+      }
+    }
+
+    if (!csqValues.isEmpty())
+    {
+      sf.setValue(CSQ_FIELD, csqValues);
+    }
+  }
+
+  /**
+   * A convenience method to complement a dna base and return the string value
+   * of its complement
+   * 
+   * @param reference
+   * @return
+   */
+  protected String complement(byte[] reference)
+  {
+    return String.valueOf(Dna.getComplement((char) reference[0]));
+  }
+
+  /**
+   * Determines the location of the query range (chromosome positions) in a
+   * different reference assembly.
+   * <p>
+   * If the range is just a subregion of one for which we already have a mapping
+   * (for example, an exon sub-region of a gene), then the mapping is just
+   * computed arithmetically.
+   * <p>
+   * Otherwise, calls the Ensembl REST service that maps from one assembly
+   * reference's coordinates to another's
+   * 
+   * @param queryRange
+   *          start-end chromosomal range in 'fromRef' coordinates
+   * @param chromosome
+   * @param species
+   * @param fromRef
+   *          assembly reference for the query coordinates
+   * @param toRef
+   *          assembly reference we wish to translate to
+   * @return the start-end range in 'toRef' coordinates
+   */
+  protected int[] mapReferenceRange(int[] queryRange, String chromosome,
+          String species, String fromRef, String toRef)
+  {
+    /*
+     * first try shorcut of computing the mapping as a subregion of one
+     * we already have (e.g. for an exon, if we have the gene mapping)
+     */
+    int[] mappedRange = findSubsumedRangeMapping(queryRange, chromosome,
+            species, fromRef, toRef);
+    if (mappedRange != null)
+    {
+      return mappedRange;
+    }
+
+    /*
+     * call (e.g.) http://rest.ensembl.org/map/human/GRCh38/17:45051610..45109016:1/GRCh37
+     */
+    EnsemblMap mapper = new EnsemblMap();
+    int[] mapping = mapper.getAssemblyMapping(species, chromosome, fromRef,
+            toRef, queryRange);
+
+    if (mapping == null)
+    {
+      // mapping service failure
+      return null;
+    }
+
+    /*
+     * save mapping for possible future re-use
+     */
+    String key = makeRangesKey(chromosome, species, fromRef, toRef);
+    if (!assemblyMappings.containsKey(key))
+    {
+      assemblyMappings.put(key, new HashMap<int[], int[]>());
+    }
+
+    assemblyMappings.get(key).put(queryRange, mapping);
+
+    return mapping;
+  }
+
+  /**
+   * If we already have a 1:1 contiguous mapping which subsumes the given query
+   * range, this method just calculates and returns the subset of that mapping,
+   * else it returns null. In practical terms, if a gene has a contiguous
+   * mapping between (for example) GRCh37 and GRCh38, then we assume that its
+   * subsidiary exons occupy unchanged relative positions, and just compute
+   * these as offsets, rather than do another lookup of the mapping.
+   * <p>
+   * If in future these assumptions prove invalid (e.g. for bacterial dna?!),
+   * simply remove this method or let it always return null.
+   * <p>
+   * Warning: many rapid calls to the /map service map result in a 429 overload
+   * error response
+   * 
+   * @param queryRange
+   * @param chromosome
+   * @param species
+   * @param fromRef
+   * @param toRef
+   * @return
+   */
+  protected int[] findSubsumedRangeMapping(int[] queryRange, String chromosome,
+          String species, String fromRef, String toRef)
+  {
+    String key = makeRangesKey(chromosome, species, fromRef, toRef);
+    if (assemblyMappings.containsKey(key))
+    {
+      Map<int[], int[]> mappedRanges = assemblyMappings.get(key);
+      for (Entry<int[], int[]> mappedRange : mappedRanges.entrySet())
+      {
+        int[] fromRange = mappedRange.getKey();
+        int[] toRange = mappedRange.getValue();
+        if (fromRange[1] - fromRange[0] == toRange[1] - toRange[0])
+        {
+          /*
+           * mapping is 1:1 in length, so we trust it to have no discontinuities
+           */
+          if (MappingUtils.rangeContains(fromRange, queryRange))
+          {
+            /*
+             * fromRange subsumes our query range
+             */
+            int offset = queryRange[0] - fromRange[0];
+            int mappedRangeFrom = toRange[0] + offset;
+            int mappedRangeTo = mappedRangeFrom + (queryRange[1] - queryRange[0]);
+            return new int[] { mappedRangeFrom, mappedRangeTo };
+          }
+        }
+      }
+    }
+    return null;
+  }
+
+  /**
+   * Transfers the sequence feature to the target sequence, locating its start
+   * and end range based on the mapping. Features which do not overlap the
+   * target sequence are ignored.
+   * 
+   * @param sf
+   * @param targetSequence
+   * @param mapping
+   *          mapping from the feature's coordinates to the target sequence
+   */
+  protected void transferFeature(SequenceFeature sf,
+          SequenceI targetSequence, MapList mapping)
+  {
+    int[] mappedRange = mapping.locateInTo(sf.getBegin(), sf.getEnd());
+  
+    if (mappedRange != null)
+    {
+      String group = sf.getFeatureGroup();
+      int newBegin = Math.min(mappedRange[0], mappedRange[1]);
+      int newEnd = Math.max(mappedRange[0], mappedRange[1]);
+      SequenceFeature copy = new SequenceFeature(sf, newBegin, newEnd,
+              group, sf.getScore());
+      targetSequence.addSequenceFeature(copy);
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Formats a ranges map lookup key
+   * 
+   * @param chromosome
+   * @param species
+   * @param fromRef
+   * @param toRef
+   * @return
+   */
+  protected static String makeRangesKey(String chromosome, String species,
+          String fromRef, String toRef)
+  {
+    return species + EXCL + chromosome + EXCL + fromRef + EXCL
+            + toRef;
   }
 }