如何准确获取基因的某个保守区域序列

需要解决的问题：

准确获取基因X的某个保守区域H的蛋白序列及核酸序列，查看该段序列蛋白层面及核酸层面的变化情况。

需要解决的问题：

准确获取基因X的某个保守区域H的蛋白序列及核酸序列，查看该段序列蛋白层面及核酸层面的变化情况。

分析：

需要获取的基因X的某个保守区域序列H中有几个氨基酸非常保守，先进行序列比对，定位该段保守序列，提取该段序列，考虑到取到的序列中含有gap的情况，需要将获取的序列（去除“-”）重新在物种W的蛋白序列中定位再次提取，保证氨基酸数目的一致；定位得到的蛋白序列起始终止位置的坐标乘以3即得到核酸序列的坐标信息，从物种W的CDS序列文件中提取该保守区段H的核酸序列。

解决方案：

1、使用muscle将基因X的蛋白序列进行比对，并在Jalview中进行可视化

muscle -in W-X.fas -out W-X.fas.aln -maxiters 1000

序列过长过短都会造成比对结果中产生gap，手动查看并删除造成很长gap的序列；
Ctrl+F定位该保守区段在比对文件中的位置，如上图确认PGRTDN出现的起始位置为123；
在Jalview中导出筛选之后的序列比对文件。
防止出错，去除比对文件的换行符

awk '!/^>/ { printf "%s", $0; n = "\n" } /^>/ { print n $0; n = "" } END { printf "%s", n } ' W_X_filter_aln.fas.aln > W_X_filter_aln.fas.aln.nochangeline

2、写脚本从aln比对文件中按保守区域H的比对起始终止位置提取序列并去除gap（18个氨基酸）

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import sys
import re
File = sys.argv[1]
input_file = open(File,'r')
start = input("请输入保守区域的起始位置：")
end = int(start) + 18
prefix = sys.argv[1].split(".")[0]
output_file = open ('%s_H.pep'%(prefix), 'w')
for line in input_file:
line = line.rstrip()
if not line: break
if '>' in line:
print(line,file = output_file)
else:
line = line[int(start):int(end)]
if "-" in line:
line = line.replace("-", "")
print(line,file = output_file)
else:
print(line,file = output_file)
input_file.close()
output_file.close()

#运行命令
python extract_H_pepseq.py W_X_filter_aln.fas.aln.nochangeline
请输入保守区域的起始位置：123

输出文件为W_X_filter_aln_H.pep

3、从比对文件中提取的序列可能有gap，因此可能不足18个氨基酸，因此需要在原始蛋白序列文件中重新提取保证所有保守区域都是提取出18个氨基酸；
用脚本确定这些保守序列在原始蛋白序列中的起始终止位置

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import sys
import re
File1 = sys.argv[1]
File2 = sys.argv[2]
input_file1 = open(File1,'r')
input_file2 = open(File2,'r')
prefix = sys.argv[2].split(".")[0]
output_file1 = open ('%s.peppos'%(prefix), 'w')
output_file2 = open ('%s.CDSpos'%(prefix), 'w')
Dict1 = dict()
Dict2 = dict()
for line1 in input_file1:
line1 = line1.rstrip()
if not line1: break
if '>' in line1:
idline1 = line1
else:
Dict1[idline1] = line1
for line2 in input_file2:
line2 = line2.rstrip()
if not line2:break
if '>' in line2:
idline2 = line2
else:
Dict2[idline2] = line2
for key2,value2 in Dict2.items():
for key1,value1 in Dict1.items():
if key2 == key1:
start = int(value1.find(value2)) + 1
end = int(start) + 17
print(key2.replace(">",""),start,end,file = output_file1)
print(key2.replace(">",""),int(start)*3,int(end)*3+3,file = output_file2)
input_file1.close()
input_file2.close()
output_file1.close()
output_file2.close()

#运行命令
python find_Hpep_pos.py ../W.pep W_X_filter_aln_H.pep

输出文件为W_X_filter_aln_H.peppos和W_X_filter_aln_H.CDSpos
输出文件的格式如下：
<ID号> <起始位置> <终止位置>

4、以上准备工作做完后用TBtools提取序列并出seqlogo图
用TBtools提取序列

java -cp TBtools_JRE1.6.jar biocjava.bioIO.FastX.FastaIndex.SeqExtracterAccordingFAindex --inFA ../W.pep --regionList W_X_filter_aln_H.peppos --outFA W_X_H.pep

java -cp TBtools_JRE1.6.jar biocjava.bioIO.FastX.FastaIndex.SeqExtracterAccordingFAindex --inFA ../W.CDS --regionList W_X_filter_aln_H.CDSpos --outFA W_X_H.CDS

用TBtools出seqlogo图

java -cp TBtools_JRE1.6.jar biocjava.bioDoer.seqLogo.makeSeqLogo --inFile W_X_H.pep --borderSize 5 --borderColor 0,0,0 --scaleIC true --OutGraph W_X_H.pep.png
java -cp TBtools_JRE1.6.jar biocjava.bioDoer.seqLogo.makeSeqLogo --inFile W_X_H.CDS --borderSize 5 --borderColor 0,0,0 --scaleIC true --OutGraph W_X_H.CDS.png

完成！！！

5、TBtools新工具makeSeqLogo命令行介绍

--inFile       必选，输入文件，可以是一行一条序列也可以是fasta格式文件
--scaleIC       可选，默认为false，改为true会使得保守位点更加明显
--OutGraph      必选，出图，文件后缀决定格式如.png或.pdf
--showPos       可选，默认为false，seqlogo下方不显示consensus序列，而显示位置信息
--startPos      可选，默认为1，位置的起始坐标
--borderColor   可选，默认为255,255,255 白色，边框的颜色
--borderSize    可选，默认为2，边框线条的粗细
--onlyBorder    可选，默认为false，改为true则只显示边框，不填充颜色
--xInterval     可选，默认为1，改变x轴的间距
--yInterval     可选，默认为1，改变y轴的间距
不选择 --scaleIC的变化如下：

选择 --onlyBorder的变化如下：

java -cp TBtools_JRE1.6.jar biocjava.bioDoer.seqLogo.makeSeqLogo --inFile W_X_H.pep --borderSize 5 --borderColor 0,0,0 --scaleIC true --onlyBorder true --OutGraph W_X_H.pep2.png

改变x轴和y轴的间距

java -cp TBtools_JRE1.6.jar biocjava.bioDoer.seqLogo.makeSeqLogo --inFile W_X_H.pep --borderSize 5 --borderColor 0,0,0 --scaleIC true --xInterval 5 --yInterval 5 --OutGraph W_X_H.pep3.png

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