PSI-BLAST 输出MSA与fasta

PSI-BLAST(Position-Specific Iterative Basic Local Alignment Search Tool)是blastp的一种,用于发现与查询序列更远距离相关的序列。
PSSM(position-specific scoring matrix),PSI-BLAST中要用到的中间结果,也被称为profile(配置文件)。PSSM捕获保持模式的对齐并将其存储为对齐中每个位置的分数矩阵 - 高度保守的位置接收高分数,弱保守位置接收分数接近零。该配置文件用于代替原始替换矩阵,以进一步搜索数据库以检测与PSSM指定的保护模式匹配的序列。

步骤

PSI-BLAST一般分为以下几个步骤:

1.用提交的序列在数据库中进行搜索,(与blastp相同);
2.对初始的结果进行多序列比对,构建初始profile,即PSSM;
3.用PSSM作为query,搜索数据库,发现较远的相似性序列,并给出E-value;
4.构建新的PSSM,重复步骤3。这个过程不断迭代,直到没有符合要求(E-value threshold,比如0.005,有时可放宽至0.01)的新序列或者到达迭代次数要求。

运行

../ncbi-blast-2.2.25+/bin/psiblast  -query ../protein/1A01_HUMAN.fasta -evalue .001 -inclusion_ethresh .002 -db ../databases/nr90-2012/nr90 -num_iterations 3  -seg yes -outfmt '7 std qseq sseq stitle' -out 1A01_HUMAN_100.output -max_target_seqs 100
../ncbi-blast-2.2.25+/bin/psiblast  -query ../protein/1A01_HUMAN.fasta -evalue .001 -inclusion_ethresh .002 -db ../databases/nr90-2012/nr90 -num_iterations 3  -seg yes -outfmt '7 std qseq sseq stitle' -out 1A01_HUMAN_100.output -max_target_seqs 500

-query:搜索的序列;
-num_iterations:迭代次数;
-seg:是否SEG过滤;
-max_target_seqs:最大匹配数量,用100、500做了两次
-outfmt:输出格式设置,改了一下方便后续处理。

结果处理

outfmt7是带有注释行的tab文件,对于R比较友好,同时使用的格式转换的软件MView也支持outfmt7。
psiblast输出的output文件包含了所有迭代过程所得到的结果,我们需要的只有最后一次的搜索结果,因此需要过滤一下。

library(tidyverse)
text <- readLines("./1A01_HUMAN_100.output")
firstStr <- grep("#",str_sub(text,1,1))
start <- tail(firstStr,2)[1]+1
end <- tail(firstStr,2)[2]-1
cat(text[c(1:6,start:(end+1))],sep = "\n",file = "./1A01_HUMAN_last.output")

输出的1A01_HUMAN_last.output使用MView转换为aln文件。

MView

MView是一个命令行程序,用于提取和重新格式化序列数据库搜索或多重对齐的结果,可选择为Web页面布局添加HTML标记。 它还可以用作过滤器,以提取和转换搜索或对齐到常见格式。
安装见:https://desmid.github.io/mview/index.html

./mview/bin/mview -in blast 1A01_HUMAN_100_last.output -out aln > 1A01_HUMAN_100.aln

具体的使用没有细看,-in -out 两个参数设置一下就可以做一些基本的使用了。

fasta的提取需要用到reutils包
接上面:

id <- text[start:end] %>%
  str_split("\t",simplify = T) %>%
  .[,2] %>% 
  str_split("\\|",simplify = T) %>%
  .[,2]
library(reutils)
reutils::epost(id,'protein') %>%
  efetch(retmode = "text" , rettype = "fasta",outfile = "./1A01_HUMAN_100.fasta") 

efetch()函数在id数量大于500时要添加outfile参数,否则会有报错,数量不多的时候可以如下:

reutils::epost(id,'protein') %>%
  efetch(retmode = "text" , rettype = "fasta") %>%
  content() %>%
  cat(file = "./1A01_HUMAN_100.fasta")

E-utilities不使用R包,通过URL也可以得到结果,具体参考https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK25500/
,或者使用web-server也可以。

参考:

http://yangli.name/2015/11/11/20151111psiblast/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2590/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK25500/

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