MARS 설치 및 실행하기

Multiple sequence alignment를 할 때 Input은 항상 linear하게 줄 수 밖에 없는데 mitochondrial DNA, viroid, viral or other genome 같은 circular DNA의 경우 시작과 끝을 정의할 수 없기 때문에 기준 없이 넣었다가는 이상한 결과가 나온다.

MARS는 sequence shifting을 통해 이러한 문제를 해결하고자 만든 프로그램이다.

프로그램은 github에서 받을 수 있다.

순서대로 진행하면 mars 실행파일이 생성된다.

실행명령은 아래처럼 하면 된다.

output.fasta파일은 start와 end가 맞추어 졌으니 다시 clustal omega와 같은 MSA 프로그램에 결과를 기다리면 된다.

밑에 예시에서는 5종의 mitochondria sequence를 넣고 바로 MSA를 했을 때 밑의 두 종의 sequence만 먼저 나오는 것을 확인할 수 있었지만 mars를 진행한 뒤 다시 MSA를 했을 땐 정상적으로 align되는 것을 확인할 수 있었다.

Reference -

https://github.com/lorrainea/mars

Lorraine A. K. Ayad and Solon P. Pissis, MARS: improving multiple circular sequence alignment using refined sequences, BMC Genomics, 2017 https://doi.org/10.1186/s12864-016-3477-5

BEAGLE-LIB 설치하기

BEAST를 실행하는데 beagle-lib가 필요하여 설치방법을 소개하고자 한다.

README 파일에서는 svn으로 받으라고 되어있지만 해당 PATH를 찾지 못하여 그냥 git 주소와 같이 공개한다.

or

순서로 진행하면 된다.

autogen.sh 시에 OS의 버전이 낮을 시 autoconf 버전이 맞지않아 configure파일이 생기지 않을 수 있는데 autoconf를 새로 설치하면 된다.

configure시에 아래와 같은 경고가 있을 수 있는데 GPGPU 연산이 불가능한 서버에서 작업 중이라면 무시하고 진행한다.

make 와 make install까지 성공적으로 마쳤다면 PATH를 잡아주기만 하면 된다.

BEAST 설치 및 실행하기

BEAST는 서열을 MCMC를 사용한 Bayesian analysis를 통해 phylogenetic tree를 그려주는 프로그램이다.

홈페이지 - http://beast.community/

JAVA 1.6 이상 버전에서 작동한다.

다운로드는 github를 통해서 할 수 있다. (https://github.com/beast-dev/beast-mcmc/releases/latest)

1.8.4 버전 기준으로 설치는 아래와 같다.

특별히 install 할 필요는 없고 압축을 풀면 bin 폴더가 나온다. 

GUI 기반으로 작동하니 Xming 등의 X server 프로그램과 동시에 실행해야 한다.

BEAGLE library plugin도 설치해야 한다.

2017/09/27 - [bioinformatics] - BEAGLE-LIB 설치하기

Beast 옵션 중에 beagle library가 불가능 할시 그냥 쓰지 않을 수도 있기는 하다. 정확히 무슨 차이가 있는지는 조사 필요함.

모두 설치하고나면 BEAUti, BEAST, TreeAnnotator, LogCombiner, TreeStat 다섯 개의 프로그램이 설치된다.

홈페이지에 있는 tutorial을 그대로 따라하면 tree를 그릴 수 있다.

간략하게 순서를 말하자면

먼저 NEXUS 포맷의 MSA (mulitiple seuquence alignment) 결과가 필요하다. 

web program인 clustal omega (http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/)에 sequence를 넣고 output format만 NEXUS로 바꾸고 돌리면 MSA 결과는 쉽게 얻을 수 있다.

BEAUti 프로그램으로 MSA 결과와 BEAST를 어떤 parameter로 돌릴 지를 결정하고 저장하면 xml파일이 생기는데

이후에 BEAST 프로그램에 xml파일을 넣고 실행하면 trees파일이 생성되고 이 파일을

figtree(http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/) 등의 프로그램으로 확인하는 것이다.

Fast and accurate de novo genome assembly from long uncorrected reads

제목과는 다르게 assembler가 아니라 consensus에 사용할 수 있는 RACON 프로그램을 소개하고 있다. Quiver나 Nanopolish와 비슷한 프로그램이나 두 프로그램은 sequencer-specific인데 반해 RACON은 상관없이 사용할 수 있다. Table 1. 에서 6개의 small genome (lambda 에서 c.elegans 까지)을 가지고 성능을 비교하였다. Racon 이전의 step들은 miniasm(assembler), minimap(mapper)를 사용했으며 다른 프로그램을 사용해도 된다. Canu, FALCON과 비교했을 때 assembly된 결과와 reference간의 Aln. bases ref 등을 고려할 때 성능은 크게 차이 나지 않아 보인다. Racon과 Quiver, Nanopolish등을 중복해서 사용해도 결과는 거의 달라지지 않는다고 한다. 그러나 Table 2. 를 참고하면 속도는 최소 2~3배에서 최대 200~300배 정도 빠르다고 나와있다. 또한 Table 6. 에서는 비슷한 consensus 프로그램 Sparc와 비교했을 때는 Identity와 CPU time 모두에서 확실히 좋은 결과를 보여주고 있다. Large genome에서도 사용할 수 있는지에 대해서는 assembler인 miniasm이 large genome에 최적화 되어 있지 않아 miniasm+Racon pipeline 에서는 사용하지 않았다고 되어있는데 Racon만 사용하는 것에는 문제가 없어 보인다. 

resource -

Robert Vaser et al., Fast and accurate de novo genome assembly from long uncorrected reads, Genome research, 2017

MHAP 설치 및 실행하기

MHAP은 2015년 Nature Biotechnology에 출판된 논문(http://www.nature.com/nbt/journal/v33/n6/full/nbt.3238.html

)에서 소개하고 있는 프로그램이다.

Konstantin Berlin et al, Assembling large genomes with single-molecule sequencing and locality-sensitive hashing, Nature Biotechnology, 2015

간단하게 명령어를 설명하면 

300g의 메모리를 사용하고 32개의 쓰레드를 사용하며 long reads를 contigs에 mapping하겠다는 의미이다.

설명에 따로 index파일을 만드는 법이 나와있지 않고 매번 명령어를 실행할 때마다 임시로 index를 진행하기 때문에 indexing을 미리 해두면 여러 번 작업할때 시간을 단축할 수 있다. (그래도 mammalian genome을 indexing하는데 10분정도 밖에 안걸린다.)

결과로 fastafile.dat 파일이 생성되는데 alignment 할 때 fasta 파일 대신 dat 파일을 넣어주면 된다.