「基因组注释」使用RepeatModeler从头注释基因组的重复序列

RepeatModeler可用来从头对基因组的重复序列家族进行建模注释,它的核心组件是RECON和RepatScout。

使用方法

以拟南芥的参考基因组为例,假设基因组的名字为"Athaliana.fa"

第一步:为RepeatModeler创建索引数据库

BuildDatabase -name ath -engine ncbi Athaliana.fa
# -engine ncbi: 表示使用rmblast
# -name aht: 表示数据库的名字为ath

这一步其实认为调用了makeblastdb,结果文章和makeblastdb一致

第二步:运行RepeatModeler

RepeatModeler -database ath -engine ncbi -pa 10 &> ath.out &
# -database 要和上一步一致
# -engine 要和上一步一致
# -pa 表示线程数

运行中的的文件存放在RM_.xxx文件夹下

RM_82213.MonOct151054032018
├── consensi.fa 
├── consensi.fa.classified
├── consensi.fa.masked
├── families-classified.stk
├── families.stk
├── round-1
├── round-2
├── round-3
├── round-4
└── round-5

运行结束后,就得到了ath-families.faath-families.stk。 前者是找到的重复序列,后者是Stockholm格式的种子联配文件(seed alignment file), 可以用util/dfamConsensusTool.pl上传到Dfam_consensus数据库中。

grep -i Unkown ath-families.fa
# 没有结果,全都归类,毕竟拟南芥

RM_.xxxconsensi.fa.classifiedath-families.fa内容一样,也是FASTA格式的文件,,只不过每个序列的ID会标注它来自于哪个重复序列家族,如果无法归类,则用"Unkown"标注。

你可以将ath-families.fa分ModelerID.lib和Modelerunknown.lib,

seqkit grep -nrp Unknown ath-families.fa > Modelerunknown.lib
seqkit grep -vnrp Unknown ath-families.fa >  ModelerID.lib

其中Modelerunknown.lib用RepeatMasker或TEclass进一步注释,如果能够被分类则从Modelerunknown.lib,移动到ModelerID.lib

这里用TEclass进行分类,软件安装使用参考使用TEclass对TE一致性序列进行分类.

TEclassTest Modelerunknown.lib

这一步其实无法运行,因为没有输入。

第三步:过滤基因片段

许多文章都没有这样子做,因此这一步完全可以不用看

RepeatModeler找到的重复序列进一步在植物蛋白数据库(不包括转座子蛋白)进行搜索,如果和植物蛋白匹配,或者在序列的侧翼50bp以内,就将该重复序列剔除。这一步可用工具是ProtExcluder ProtExcluder的安装需要HMMER3, 方法如下

首先一定要装HMMER3.0,然后安装方法为

wget http://eddylab.org/software/hmmer/hmmer-3.0.tar.gz
tar xf hmmer-3.0.tar.gz
cd hmmer-3.0
./configure --prefix=$HOME/opt/biosoft/hmmer-3.0
make && make install
cd easel
./configure --prefix=$HOME/opt/biosoft/hmmer-3.0
make && make install

后续安装的ProtExcluder1.1非常坑爹,他居然认为hmmer的运行文件是放在binaries目录下,所以你还需要去~/opt/biosoft/hmmer-3.0把bin文件夹改成binaries

然后安装ProtExcluder1.1

tar zxf  ProtExcluder1.1.tar.gz
mv ProtExcluder1.1 ~/opt/biosoft
cd  ~/opt/biosoft/ProtExcluder1.1 
./Installer.pl   -m   ~/opt/biosoft/hmmer-3.0 -p P ~/opt/biosoft/ProtExcluder1.1/
# 注意运行路径后一定要有"/"

然后将找到的重复序列用blastx比对到植物的蛋白数据库中,你可以到RefSeq上进行下载。

blastx -query ath-families.fa -db /path/to/refseq-plant/db/plant.protein -num_threads 70 > ath-families.blastx &

最后运行ProtExcluder.pl

/path/to/ProtExcluder.pl -f 50   ath-families.blastx  ath-families.fa 

从理论上说结果是"XXXnoProtFinal",但这个破软件各种报错,而且报错信息信息量太少,直接放弃这个破软件了。

考虑到目前看了很多文献也没人说要过滤,所以这一步就放弃吧

注1: 一般而言RepeatModeler在一周内就能运行完,物种小一点,服务器好一点,基本上一天就行了 注2: 一般而言,同源注释所用的重复序列库的数据比较可靠,但不一定全,而我们自己建立的重复序列库比较全,但是未必准。 注3: SwissProt的植物蛋白数据库的下载地址为:ftp://ftp.uniprot.org/pub/databases/uniprot/current_release/knowledgebase/taxonomic_divisions,而NCBI的Refseq植物蛋白数据库下载地址为ftp://ftp.ncbi.nih.gov/refseq/release/plant/

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