Blast+网页

Blast+ 网页实现

BLAST( Basic Local Alignment Search Tool ),基于局部比对算法的搜索工具，实现比较两段核酸序列或者蛋白序列之间的同源性的功能，快速找到序列之间的同源区域，并且进行打分来区分同源性的高低。BLAST的作者 斯蒂芬·弗兰克·阿尔丘尔 **Stephen Frank Altschul**，是一位著名数学家，同时本科期间对生物学有着浓厚的兴趣。因此他阅读了一些关于DNA的书籍其中包括詹姆斯.沃森撰写的《The Double Helix 》；同时选修了《进化生物学》；在博士期间为X射线晶体学项目写过计算机代码。1994年至今在美国国家生物信息中心NCBI从事计算生物学的工作。

​ 网页版BLAST相比与本地BLAST有着一些优势，比如不用下载软件只需要在现代一款浏览器上便可以实现。

1.前端发送表单

表单数据包括

• 序列信息
• blast database
• 其他可选的参数
• 选择blastn或者blastp

formInline: {
  sequence: '',
  database: '',
  evalue: '-evalue 1.0e-5 -num_alignments 10 -max_hsps 10',
  blastType: ''
},

1.1提交表单数据前进行数据校验

• 表单校验不成功，不能够提交
• 校验成功后使用FormData封装表单数据
• 打开遮罩层，阻止多次提交
• 使用axios获取响应数据后，关闭遮罩层

onSubmit () {
  this.$refs.blastForm.validate((valid) => {
    if (valid) {
      const formData = new FormData()
      for (var key in this.formInline) {
        formData.append(key, this.formInline[key])
      }
      this.showProcess = true
      request.post('/test', formData).then(
        (reponse) => {
          this.reponseData = reponse.data
          this.showProcess = false
        }
      )
    } else {
      return false
    }
  })
}

2.响应数据渲染

封装一个show.vue子组件，子组件中使用props获取父组件传递的响应数据，子组件中reponseData初始化值为空

在渲染序列比对情况时候，遇到对不齐的情况；主要是由于没有使用等宽字体

props: {
  reponseData: {
    default: () => {
      return [{
        query: 'CYP78A7',
        queryLength: '559',
        alignments: []
      }]
    }
  }

使用计算属性，将父组件的响应数据转换成需要渲染的数据

computed: {
   ValidateReponse () {
     var newDataArray = []
     this.reponseData.forEach((item) => {
       var queryName = item.query
       var queryLength = item.queryLength
       var summaryTable = []
       var singleTable = []
       var AlignmentIf = ''
       if (item.alignments.length > 0) {
         AlignmentIf = true
         item.alignments.forEach((subject, index) => {
           summaryTable.push(
             {
               id: index + 1,
               subjectName: subject.subjectName,
               score: subject.score,
               evalue: subject.eValue,
               length: subject.subjectLength,
               identities: subject.identities,
               pairSequence: subject.pairSequence

             }
           )
           singleTable.push([{
             id: index + 1,
             subjectName: subject.subjectName,
             score: subject.score,
             evalue: subject.eValue,
             length: subject.subjectLength,
             identities: subject.identities,
             pairSequence: subject.pairSequence
           }])
         })
       } else {
         AlignmentIf = false
       }
       newDataArray.push({
         queryName,
         queryLength,
         summaryTable,
         AlignmentIf,
         singleTable
       })
     })
     return newDataArray
   }
 }

3.后端node运行blast+

使用node运行系统命令，来执行blast+

3.1创建两个临时文件，用于存储序列信息和blast运行结果

• 使用tmp模块

var tmp = require('tmp')
var queryFile = tmp.fileSync()
var BlastOutFile = tmp.fileSync()
//程序结束后，可以选择删除临时文件；或系统自动处理
BlastOutFile.removeCallback()
queryFile.removeCallback()

3.2运行系统命令

使用child_process模块运行子进程，调用execFile函数执行系统脚本

execFile函数参数:

• 系统脚本所在绝对路径
• 传递参数的数组
• 回调函数，判断脚本是否执行成功

var callfile = require('child_process')
  callfile.execFile(
    '使用系统脚本的绝对路径',
    [
      queryFile.name,
      BlastOutFile.name,
      req.body.blastType,
      req.body.database,
      req.body.evalue
    ],  (error, stdout, stderr) => {
      if (error) {
        console.log(error)
        rep.send('error')
        return
      }
      //读取blast结果
      BlastText = fs.readFileSync(BlastOutFile.name, 'utf-8')
      //解析blast outfmt 0 格式文件
      BlastJson = parseBlastText(BlastText)
      BlastOutFile.removeCallback()
      queryFile.removeCallback()
      rep.send(BlastJson)
    })

3.3解析Blast+ outfmt 0格式文件

• 利用关键字Query=获取查询序列所在行号
• 关键字>获取匹配序列所在行号
• 匹配序列之间，间隔行数是固定的

脚本地址

4.演示地址

http://cotton.hzau.edu.cn/web/test#/blast/query

参考

1. node执行系统命令
2. tmp模块创建临时文件
3. 转换Blast输出文件
4. js生物仓库