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文章目录
- 简介
- 安装
- 使用
- 输入蛋白序列
- 输出detail-tsv格式
- 输出detail格式
- 输出mapper格式
- 输出结果
- detail和detail-tsv格式
- mapper格式
- 常用命令
- tmp目录
- 与emapper结果比较
- 其他参数
- 参考
简介
KofamScan 是一款基于 KEGG 直系同源和隐马尔可夫模型（HMM）的基因功能注释工具，可通过同源搜索和预先计算的自适应分数阈值，将 KEGG 同源物（KOs）分配给蛋白质序列的隐马尔可夫模型（KOfam）数据库。在线版本可在 https://www.genome.jp/tools/kofamkoala/ 上获取。KofamKOALA 比现有的 KO 分配工具更快，其准确性可与性能最好的工具相媲美。KofamKOALA 的功能注释有助于将基因与 KEGG 通路图等 KEGG 资源联系起来，并促进分子网络的重建。
安装
# 软件
(base) [yut@io02 ~]$ mamba install -c bioconda kofamscan
# 数据库
# filezila打开ftp.genome.jp看一下最新版数据库更新时间
mkdir -p KoFamDB20231025
cd KoFamDB20231025
#数据库：
wget ftp://ftp.genome.jp/pub/db/kofam/ko_list.gz
wget ftp://ftp.genome.jp/pub/db/kofam/profiles.tar.gz
gunzip ko_list.gz
tar xvzf profiles.tar.gz
使用
输入蛋白序列
查询文件是包含一个或多个氨基酸序列的 FASTA 文件。不能使用核苷酸序列。每个序列必须有一个唯一的名称。序列名称是介于标题符号（“>”）和第一个空白字符（空格、制表符、换行符等）之间的字符串。请勿在">"之后使用空格。
(base) [yut@node01 TestData]$ grep -c ">" GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa
2486 # 蛋白数量
输出detail-tsv格式
time exec_annotation -p ~/Database/KoFamDB20231025/profiles -k ~/Database/KoFamDB20231025/ko_list --cpu 10 --tmp-dir . -E 1e-5 -f detail-tsv -o GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail-tsv.tsv GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa &>GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail.log# -p与-k为上述数据库配置文件
# -E 为e-value
# -f为输出格式，包括：
-f, --format <format> Format of the output [detail]detail: Detail for each hits (including hits below threshold)detail-tsv: Tab separeted values for detail formatmapper: KEGG Mapper compatible formatmapper-one-line: Similar to mapper, but all hit KOs are listed in one line
# 3m18.871s
输出detail格式
(base) [yut@node01 TestData]$ time exec_annotation -p ~/Database/KoFamDB20231025/profiles -k ~/Database/KoFamDB20231025/ko_list --cpu 10 --tmp-dir . -E 1e-5 -f detail -o GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail_format.tsv GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa &>GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail.log&
# real 3m0.691s
输出mapper格式
(base) [yut@node01 TestData]$ time exec_annotation -p ~/Database/KoFamDB20231025/profiles -k ~/Database/KoFamDB20231025/ko_list --cpu 10 --tmp-dir . -E 1e-5 -f mapper -o GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper_format.tsv GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa &>GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper.log&
# real 3m13.254s
输出结果
detail和detail-tsv格式
(base) [yut@node01 TestData]$ head GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail-tsv.tsv
# gene name KO thrshld score E-value "KO definition"
# --------- ------ ------- ------ --------- -------------
* GLGNCOCG_00001 K09946 28.63 105.8 3.2e-31 "uncharacterized protein"
* GLGNCOCG_00002 K22441 90.53 175.7 2.4e-52 "diamine N-acetyltransferase [EC:2.3.1.57]"GLGNCOCG_00002 K03789 105.10 66.4 4.4e-19 "[ribosomal protein S18]-alanine N-acetyltransferase [EC:2.3.1.266]"GLGNCOCG_00002 K03828 117.57 66.1 4.1e-19 "putative acetyltransferase [EC:2.3.1.-]"GLGNCOCG_00002 K03825 113.37 57.6 1.7e-16 "L-phenylalanine/L-methionine N-acetyltransferase [EC:2.3.1.53 2.3.1.-]"GLGNCOCG_00002 K24217 175.13 55.7 6e-16 "L-amino acid N-acyltransferase [EC:2.3.1.-]"GLGNCOCG_00002 K09994 117.73 50.8 2.6e-14 "(aminoalkyl)phosphonate N-acetyltransferase [EC:2.3.1.280]"GLGNCOCG_00002 K15520 93.30 50.6 3.5e-14 "mycothiol synthase [EC:2.3.1.189]"
(base) [yut@node01 TestData]$ head GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail_format.tsv
# gene name KO thrshld score E-value KO definition
#-------------------- ------ ------- ------ --------- ---------------------
* GLGNCOCG_00001 K09946 28.63 105.8 3.2e-31 uncharacterized protein
* GLGNCOCG_00002 K22441 90.53 175.7 2.4e-52 diamine N-acetyltransferase [EC:2.3.1.57]GLGNCOCG_00002 K03789 105.10 66.4 4.4e-19 [ribosomal protein S18]-alanine N-acetyltransferase [EC:2.3.1.266]GLGNCOCG_00002 K03828 117.57 66.1 4.1e-19 putative acetyltransferase [EC:2.3.1.-]GLGNCOCG_00002 K03825 113.37 57.6 1.7e-16 L-phenylalanine/L-methionine N-acetyltransferase [EC:2.3.1.53 2.3.1.-]GLGNCOCG_00002 K24217 175.13 55.7 6e-16 L-amino acid N-acyltransferase [EC:2.3.1.-]GLGNCOCG_00002 K09994 117.73 50.8 2.6e-14 (aminoalkyl)phosphonate N-acetyltransferase [EC:2.3.1.280]GLGNCOCG_00002 K15520 93.30 50.6 3.5e-14 mycothiol synthase [EC:2.3.1.189](base) [yut@node01 TestData]$ sort -t $'\t' -k4 -n GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail-tsv.tsv|head
# --------- ------ ------- ------ --------- -------------
# gene name KO thrshld score E-value "KO definition"GLGNCOCG_01738 K19152 0.5 1.9e+02 "small toxic protein IbsD"GLGNCOCG_02049 K21664 1.7 4.3 "KSHV latency-associated nuclear antigen"GLGNCOCG_02331 K21664 2.9 1.8 "KSHV latency-associated nuclear antigen"GLGNCOCG_00788 K21664 4.7 0.53 "KSHV latency-associated nuclear antigen"GLGNCOCG_01757 K19313 5.6 1.5 "aminocyclitol acetyltransferase [EC:2.3.-.-]"GLGNCOCG_01062 K16402 6.8 0.023 "soraphen polyketide synthase B"GLGNCOCG_00067 K16007 7.1 0.033 "8,8a-deoxyoleandolide synthase 1"GLGNCOCG_01945 K26748 7.2 0.27 "MFS transporter, AAHS family, 2,4-dichlorophenoxyacetate transporter"# 有明确KO号的基因数量
(base) [yut@node01 TestData]$ awk '$1~/*/' GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail-tsv.tsv|wc -l
1216(base) [yut@node01 TestData]$ echo|awk '{print 1216/2486*100}'
48.9139
可以看到detailj及detail-tsv格式是用制表符将所有比对的结果都输出，即除了满足阈值< 1e-5，同时也将大于该阈值的结果输出。总共7列，第一列是标记该基因是否分配到Knumber，带星号的表示有Knumber；第二列表示输入基因名称；第三列是KO号；第四列是阈值；第五列是得分，得分一般大于前面阈值列的就会有KO；第六列是E-value；第七列是KO definition。该基因组最终有48.91%的蛋白序列有KO注释。
mapper格式
(base) [yut@node01 TestData]$ head GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper_format.tsv
GLGNCOCG_00001 K09946
GLGNCOCG_00002 K22441
GLGNCOCG_00003
GLGNCOCG_00004 K03286
GLGNCOCG_00005
GLGNCOCG_00006
GLGNCOCG_00007
GLGNCOCG_00008
GLGNCOCG_00009
GLGNCOCG_00010# 一个基因注释到多个KO
(base) [yut@node01 TestData]$ grep GLGNCOCG_00297 GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper_format.tsv
GLGNCOCG_00297 K13990
GLGNCOCG_00297 K00603
GLGNCOCG_00297 K01500
(base) [yut@node01 TestData]$ grep GLGNCOCG_00297 GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_detail_format.tsv
* GLGNCOCG_00297 K13990 507.67 749.9 4.5e-226 glutamate formiminotransferase / formiminotetrahydrofolate cyclodeaminase [EC:2.1.2.5 4.3.1.4]
* GLGNCOCG_00297 K00603 405.93 411.8 4.9e-124 glutamate formiminotransferase / 5-formyltetrahydrofolate cyclo-ligase [EC:2.1.2.5 6.3.3.2]
* GLGNCOCG_00297 K01500 201.63 215.6 7.4e-65 methenyltetrahydrofolate cyclohydrolase [EC:3.5.4.9]GLGNCOCG_00297 K01746 429.53 65.3 8.3e-19 formiminotetrahydrofolate cyclodeaminase [EC:4.3.1.4]GLGNCOCG_00297 K10740 25.77 10.7 0.042 replication factor A3# 有KO的
(base) [yut@node01 TestData]$ awk -F"\t" '$2!=""' GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper_format.tsv|wc -l
1216
mapper格式总共两列，第一列是基因ID，第二列是Knumber，没有注释到的为空，注意一个基因可能同时注释到多个KO。
- mapper-one-line格式：类似上面的mapper格式，不一样的是一个基因如果有多个KO则以制表符分割放在同一行。
(base) [yut@node01 TestData]$ less GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper-one-line_format.tsv
GLGNCOCG_00294 K07304
GLGNCOCG_00295 K01924
GLGNCOCG_00296 K01468
GLGNCOCG_00297 K13990 K00603 K01500
GLGNCOCG_00298
GLGNCOCG_00299
GLGNCOCG_00300
GLGNCOCG_00301
GLGNCOCG_00302
(base) [yut@node01 TestData]$ awk 'NF>2' GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper-one-line_format.tsv|cat -A
GLGNCOCG_00069^IK13693^IK01079$
GLGNCOCG_00108^IK01417^IK20276$
GLGNCOCG_00297^IK13990^IK00603^IK01500$
GLGNCOCG_00486^IK03668^IK06079$
GLGNCOCG_00489^IK06079^IK03668$
GLGNCOCG_00776^IK00027^IK00029$
GLGNCOCG_00998^IK25153^IK25151$
常用命令
参数：evalue:1e-5（the ORFs were searched against the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) database [48] using KofamScan version 1.2.0 (E-value < 10−5, score>predefined thresholds by KofamScan) [49]. 参考https://www.nature.com/articles/s41396-023-01546-2，https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-023-01621-y）
每行一个基因，一个基因多个KO则多行输出，不输出注释不到的基因，
(base) [yut@node01 TestData]$ time exec_annotation -p ~/Database/KoFamDB20231025/profiles -k ~/Database/KoFamDB20231025/ko_list --cpu 10 -E 1e-5 -f mapper --no-report-unannotated -o GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper_annot_format_1e- 5.tsv GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa &
tmp目录
- 不写 --tmp-dir则默认在当前目录创建tmp目录，其下生成tabular目录，里面是所有KO的HMM信息。
- 注意：如果使用
parallel同时并行多个文件时，一定要为每个指定一个不同名称的目录，否则则会互相影响，输出不完整。
(base) [yut@node01 TestData]$ ls tmp
tabular
(base) [yut@node01 TestData]$ ll tmp/tabular/|head
总用量 51M
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 2.4K 11月 16 11:17 K00001
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 1.2K 11月 16 11:17 K00002
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 2.3K 11月 16 11:17 K00003
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 2.9K 11月 16 11:17 K00004
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 1.4K 11月 16 11:17 K00005
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 1.2K 11月 16 11:17 K00006
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 997 11月 16 11:17 K00007
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 2.8K 11月 16 11:17 K00008
-rw-r--r-- 1 yut lzdx 1.2K 11月 16 11:17 K00009
(base) [yut@node01 TestData]$ head tmp/tabular/K00001
# --- full sequence ---- --- best 1 domain ---- --- domain number estimation ----
# target name accession query name accession E-value score bias E-value score bias exp reg clu ov env dom rep inc description of target
#------------------- ---------- -------------------- ---------- --------- ------ ----- --------- ------ ----- --- --- --- --- --- --- --- --- ---------------------
GLGNCOCG_00164 - K00001 - 1.3e-52 177.0 0.4 1.5e-52 176.8 0.4 1.0 1 0 0 1 1 1 1 NADP-dependent alcohol dehydrogenase C
GLGNCOCG_00550 - K00001 - 8.8e-48 161.1 1.0 9.8e-48 160.9 1.0 1.0 1 0 0 1 1 1 1 Alcohol dehydrogenase
GLGNCOCG_02093 - K00001 - 1.1e-05 22.2 3.7 1.3e-05 21.9 3.7 1.1 1 0 0 1 1 1 1 NAD(P) transhydrogenase subunit alpha part 1
GLGNCOCG_00799 - K00001 - 0.00063 16.4 1.5 0.16 8.4 0.3 2.2 2 0 0 2 2 2 2 Glutamate synthase [NADPH] small chain
GLGNCOCG_01761 - K00001 - 0.0011 15.6 0.9 0.0019 14.8 0.3 1.6 2 0 0 2 2 2 1 Alanine dehydrogenase 2
GLGNCOCG_01061 - K00001 - 0.0035 13.9 0.0 0.0057 13.2 0.0 1.4 1 0 0 1 1 1 1 UDP-N-acetyl-D-glucosamine 6-dehydrogenase
GLGNCOCG_01051 - K00001 - 0.0053 13.3 0.3 0.0077 12.8 0.3 1.2 1 0 0 1 1 1 1 Glutamate dehydrogenase与emapper结果比较
## emapper-2.1.9,evalue：default, 0.001；eggnog_5.02_database/eggnog_proteins.dmnd
## /apps/anaconda3/envs/eggnog-mapper-2.1.9/bin/emapper.py -i GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa --cpu 20 -o emapper_out --override --temp_dir .
(base) [yut@node01 TestData]$ awk -F"\t" 'NR>1{print $1,$12}' emapper_out.emapper.annotations|grep ko|grep -v "#"|wc -l
1232## kofamscan： evalue 1e-3
(base) [yut@node01 TestData]$ time exec_annotation -p ~/Database/KoFamDB20231025/profiles -k ~/Database/KoFamDB20231025/ko_list --cpu 10 -E 1e-3 -f mapper --no-report-unannotated -o GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper_annot_format_1e-3.tsv GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa &(base) [yut@node01 TestData]$ wc -l GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper_annot_format_1e-3.tsv
1218 GCA_002343985.1_ASM234398v1_genomic.faa_kofamscan_mapper_annot_format_1e-3.tsv
emapper在1e-3的阈值下要比kofamscan在1e-5多16个基因的KO注释，然而当降低kofamscan的evalue到1e-3也仅多了两个基因的KO。
- 对另外多个细菌基因组注释结果统计
其他参数
Usage: exec_annotation [options] <query><query> FASTA formatted query sequence file-o <file> File to output the result [stdout]-p, --profile <path> Profile HMM database-k, --ko-list <file> KO information file--cpu <num> Number of CPU to use [1]-c, --config <file> Config file--tmp-dir <dir> Temporary directory [./tmp] # 不写的话默认是当前目录下创建tmp-E, --e-value <e_value> Largest E-value required of the hits-T, --threshold-scale <scale>The score thresholds will be multiplied by this value-f, --format <format> Format of the output [detail]detail: Detail for each hits (including hits below threshold) # 按照hit展示，一个基因可能有多个hits，默认格式。显示基因名称、分配的 K 编号、KO 的阈值、hmmsearch 分数和 E 值以及 KO 的定义。此外，如果得分高于阈值，则在行首添加星号 "*"。detail-tsv: Tab separeted values for detail format # 制表符分隔与上面一样mapper: KEGG Mapper compatible format # 两列，基因与KOmapper-one-line: Similar to mapper, but all hit KOs are listed in one line # 一个基因的多个hits在一行--[no-]report-unannotated Sequence name will be shown even if no KOs are assignedDefault is true when format=mapper or mapper-all,false when format=detail--create-alignment Create domain annotation files for each sequenceThey will be located in the tmp directoryIncompatible with -r-r, --reannotate Skip hmmsearchIncompatible with --create-alignment--keep-tabular Neither create tabular.txt nor delete K number filesBy default, all K number files will be combined intoa tabular.txt and delete them--keep-output Neither create output.txt nor delete K number filesBy default, all K number files will be combined intoa output.txt and delete themMust be with --create-alignment-h, --help Show this message and exit参考
Kofamscan
KofamKOALA: KEGG Ortholog assignment based on profile HMM and adaptive score threshold
IF: 5.8 Q1 B3
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代码执行相关函数以及简单例题
代码/命令 执行系列 相关函数 （代码注入）...
大数据爬虫分析基于Python+Django旅游大数据分析系统
欢迎大家点赞、收藏、关注、评论啦 ，由于篇幅有限，只展示了部分核心代码。 文章目录 一项目简介 二、功能三、系统四. 总结 一项目简介 基于Python和Django的旅游大数据分析系统是一种使用Python编程语言和Django框架开发的系统，用于处理和分…...
C# 结构体介绍
文章目录 定义结构体实例化结构体结构体的值类型特性结构体和类的区别限制 C# 中的结构体（Struct）是一种值类型数据结构，用于封装不同或相同类型的数据成一个单一的实体。结构体非常适合用来表示轻量级的对象，比如坐标点、颜色值或…...
【机器学习】特征工程：特征预处理，归一化、标准化、处理缺失值
特征预处理采用的是特定的统计方法（数学方法）将数据转化为算法要求的数字 1. 数值型数据 归一化，将原始数据变换到[0,1]之间 标准化，数据转化到均值为0，方差为1的范围内 缺失值，缺失值处理成均值、中…...
Pytorch torch.norm函数详解用法
torch.norm参数定义 torch版本1.6 def norm(input, p"fro", dimNone, keepdimFalse, outNone, dtypeNone)input input (Tensor): the input tensor 输入为tensorp p (int, float, inf, -inf, fro, nuc, optional): the order of norm. Default: froThe following …...
【DevOps】Git 图文详解（二）：Git 安装及配置
Git 图文详解（二）：Git 安装及配置 1.Git 的配置文件2.配置 - 初始化用户3.配置 - 忽略.gitignore Git 官网：https://www.git-scm.com/ 下载安装包进行安装。Git 的使用有两种方式： 命令行：Git 的命令通过系…...
亚马逊美国站CPC认证ASTM F963测试项目要求有哪些？
ASTM F963是美国材料和试验联合会（ASTM）制定的儿童玩具安全性的标准规范，专门针对儿童玩具产品的安全性进行了规定和要求。 ASTM F963标准的内容和要求包括： 1、物理机械性能：规定了玩具的物理机械性能要求࿰…...
通付盾Web3专题 | KYT/AML：Web3合规展业的必要条件
与传统证券一样，基于区块链技术发展出来的虚拟资产交易所经历了快速发展而缺乏有效监管的行业早期。除了科技光环加持的各种区块链项目方、造富神话之外，交易所遭到黑客攻击、内部偷窃作恶、甚至经营主体异常而致使投资人血本无归的案例亦令人触目惊心。…...
Centos8配置Zabbix5.0中文汉化
1.点击【Sign in】按钮，输入用户名和密码进入Zabbix的首页，结果如图。 2.点击左边导航栏的【User settings】链接，进入用户个性化设置界面，结果如图。 3.在搭建Zabbix的虚拟机上使用yum命令下载中文包。 yum install glibc-langpa…...
元数据管理，数字化时代企业的基础建设
随着新一代信息化、数字化技术的应用，众多领域通过科技革命和产业革命实现了深度化的数字改造，进入到以数据为核心驱动力的，全新的数据处理时代，并通过业务系统、商业智能BI等数字化技术和应用实现了数据价值，从数字经…...
大数据之Hive:regexp_extract函数案例
目录 一、正则的通配符简介1、正则表达式的符号及意义2、各种操作符的运算优先级： 二、案例数据要求分析实现输出结果实现2实现3 总结 一、正则的通配符简介 1、正则表达式的符号及意义 符号含义实列/做为转意，即通常在"/"后面的字符不按原来…...
tsconfig.json无法写入文件“XXXX“因为它会覆盖输入文件
在开发ts项目的时候，包错提示无法写入文件： tsconfig.json无法写入文件"XXXX"因为它会覆盖输入文件 这是tsconfig.json文件配置问题，需要加入下面的配置就好了： {"compilerOptions": {"outDir": …...
本周Github有趣项目：draw-a-ui等
有趣的项目、工具和库 gpt-crawler 抓取网站以生成知识文件，从而从 URL 创建您自己的自定义 GPT。 需要步骤： 配置运行爬虫、 将您的数据上传到 OpenAI：使用此选项通过 UI 访问您生成的知识，您可以轻松与他人共享 创建自定义助…...
VBA如何快速识别Excel单元格中的文本数字
Excel中一种非常特殊的数字，这些数字看似数字，其实是文本格式（下文简称为文本数字），在单元格的左上角会有一个绿色小三角作为标志，如B1:B3单元格。 在编程时为什么需要区分普通数字和文本数字呢ÿ…...