Perl 17 i 18/des/2007 Programació en Perl: aplicacions bioinformàtiques Universitat de Girona.

Perl 17 i 18/des/2007

Programació en Perl: aplicacions bioinformàtiques

Universitat de Girona

Perl 17 i 18/des/2007

Punts a tractarPunts a tractar

• Sistema local de gestió de la informació biològica

• El llenguatge Perl: característiques i instal·lació

• Estratègies de programació

• Variables en Perl

• Seqüències i cadenes

• Control de fluxe

• Expressions regulars

• Subrutines

• Mòduls

• Exemple integrador

• Com seguir avançant?

Perl 17 i 18/des/2007

SISTEMA LOCAL DE GESTIÓ DE LA INFORMACIÓ BIOLÒGICA

SISTEMA LOCAL DE GESTIÓ DE LA INFORMACIÓ BIOLÒGICA

Perl 17 i 18/des/2007

El problema de la integració de dadesEl problema de la integració de dades

ANÀLISI BIOINFORMÀTIC ESTÀNDARANÀLISI BIOINFORMÀTIC ESTÀNDAR

2. Anàlisis i emmagatzements

successius

1. Extracció via Internet i

emmagatzement local

Bases de dades locals

Ex. arxius o BBDD

Fonts de dades externes: GenBank, EMBL-EBI, SWISSPROT,…

Ex. Gens amb una det. funció, o proteïnes amb una det. estructura, o mutants que

afecten a un fenotip donat, …

Interfícies htmlScripts cgi

Eines d’anàlisiEx. BLAST, predicció

d’estructura, …

Secundàries

Primàries

Terciàries

3. Consulta i visualització

Perl 17 i 18/des/2007

El problema de la integració de dadesEl problema de la integració de dades

Dues maneres d’operar:

1. Manual: efectuar tot el procés manualment

2. Automatitzat: crear aplicacions o scripts amb un llenguatge adeqüat que automatitzin l’extracció d’informació i concatenin el tractament de les dades

La capacitat de crear petits programes que ajudin a fer tasques bioinformàtiques pot ser increïblement útil; pot significar un estalvi molt considerable de temps respecte a fer el mateix manualment!!!

Perl 17 i 18/des/2007

Exemple d’una plataforma de gestió automatitzadaExemple d’una plataforma de gestió automatitzada

Estimar polimorfisme nucleotídic a partir de seqüències de DNA de les bases de dades públiques (GenBank)Input: organismes, gens o identificadors del GenBank

Perl 17 i 18/des/2007


Get sequences

& annotations

INPUT: GenBank query, or submitted

sequences

Minimum number ofsequences per category

Clustalparameters

CDS, exon, intron, 5’UTR, 3’UTR, promoter, etc.

Group byspecies & gene

Sequences &annotations

Sequencesorganized incategories

Alignmentvalidation

Su

bg

rou

ps

Read geneannotations

Extract generegions

Sequences,positions and orientations

Polymorphism

Syn & Non-synpolymorphisms

Linkagedisequilibrium

Codon bias

DIVERSITYANALYSIS

Web-basedoutput

Alignments

Jalview

OUTPUT

MySQLdatabase

QUALITYASSESSMENT ALIGNMENT

DATA MINING

AMNIS

Aligns

Sourcedata

GENOMELOCATIONConsensus

BLAT

Minimum

similarity &

Minimum

number of

seqsper category

ClustalW

Muscle

T-Coffee

Perl 17 i 18/des/2007


Perl 17 i 18/des/2007

1. Extracció de dades mitjançant Screen scraping de

pàgines web

2. Execució automatitzada de programes d’anàlisi de

seqüències (CLUSTAL, MUSCLE, T-COFFEE, BLAT)

3. Connexió a base de dades per a l’emmagatzematge i

consulta d’informació

4. Creació d’una interfície HTML per a fer consultes i

mostrar resultats

5. Concatenació automatitzada de tots els passos anteriors

Tot això és possible mitjançant la creació de petits

scripts amb el llenguatge de programació Perl


Perl 17 i 18/des/2007

EL LLENGUATGE PERL: CARACTERÍSTIQUES I INSTAL·LACIÓ

EL LLENGUATGE PERL: CARACTERÍSTIQUES I INSTAL·LACIÓ

Perl 17 i 18/des/2007

El llenguatge Perl: característiquesEl llenguatge Perl: característiques

PERL, Practical Extraction and Report Language (Larry Wall 1986) http://www.perl.com/

• Un llenguatge interpretat orientat a la cerca, extracció i formatejat d’arxius de text

• Característiques:

– Corba d’aprenentatge baixa i llarga– Manipula i processa seqüències llargues fàcilment– Molt utilitzat a laboratoris de biologia molecular per a la

creació de pàgines web dinàmiques– Els programes es poden fer en pocs minuts (rapid

prototyping), ideal per a resoldre les necessitats del dia a dia dels laboratoris de recerca

– Portable– Velocitat bona, tot i que no òptima

Perl 17 i 18/des/2007

Eines per a programarEines per a programar

• Editor de text– Bloc de notes (Notepad)– Notepad++, EditPlus, …– IDE Perl: Komodo, PerlE

• Intèrpret de Perl + Consola DOS– http://www.activestate.com/store/download_file.aspx?binGUID=e5c71329-b7a6-

4563-8199-e1483f751c4f

• Directori de treball al disc– Exemple: C:\scripts\

Perl 17 i 18/des/2007

El llenguatge Perl: instal·lacióEl llenguatge Perl: instal·lació

Perl 17 i 18/des/2007

El llenguatge Perl: instal·lacióEl llenguatge Perl: instal·lació

http://www.activestate.com/store/download_file.aspx?binGUID=e5c71329-b7a6-4563-8199-e1483f751c4f

Perl 17 i 18/des/2007

ESTRATÈGIES DE PROGRAMACIÓESTRATÈGIES DE PROGRAMACIÓ

Perl 17 i 18/des/2007

L’art de programarL’art de programar

• Programar és una manera de solucionar problemes resolubles de manera iterativa i gradual

• El procés de programar inclou:

– Plantejar– Escriure / Codificar / Editar– Executar– Revisar errors (debugging)– Guardar i Backups

Perl 17 i 18/des/2007

El procés de programarEl procés de programar

Exemple: Un programa que cerca dianes de restricció en el DNA

• Imaginar un disseny general per al programa• Escriure el “pseudo-codi” amb comentaris

– Identificar els inputs requerits (les dades o informació que ha de subministrar l’usuari)

– Fer un esboç del procés– Preveure les fases intermitges– Decidir com es donarà l’output (arxiu, pantalla, taula,

gràfic, BBDD,…)

• Escriure el programa en codi Perl • Refinar el model previ en els seus detalls no

anticipats

Perl 17 i 18/des/2007

Un programa que sumaUn programa que suma

Pseudo-codi (plantejament):1. Sol·licitar els números a sumar2. Fer la suma3. Mostrar el resultat

En Perl (només els comentaris):#Sol·licitar els números a sumar

#Fer la suma

#Mostrar el resultat

Perl 17 i 18/des/2007

Programació bàsicaProgramació bàsica

• Intèrpret i programa (script) nom.pl#!/usr/bin/perl

print “mi primer script de perl”;

• Executar programes: anem a DOS (línia de comandes) i escribim

C:>perl primer.pl– o bé (en Windows)C:>primer.pl

– Resultat: C:>mi primer script de perl

#!/usr/bin/perl#primer.plprint "El meu primer script en Perl!";

C:\>perl primer.pl

C:\>primer.pl

El meu primer script en Perl!C:\>_

Perl 17 i 18/des/2007

Com funciona un scriptCom funciona un script

• Les instruccions s’executen una rera l’altre, des del principi:

#!/usr/bin/perl# preámbulo...print “Puedo calcular!\n”;#hacer cálculos$suma = 3 + 4;#mostrar el resultadoprint ”La suma de 3 + 4 es “,$suma,”.\n”;

El símbol # serveix per introduir comentaris; tot el que hi hagi darrera de # en una línia, no s’interpreta

• Exercici: editar i executar

#!/usr/bin/perl#suma.plprint "Puc calcular!\n";#fer els càlculs$suma = 3 + 4;#mostrar el resultatprint "La suma de 3 + 4 es $suma";

Perl 17 i 18/des/2007

VARIABLES EN PERLVARIABLES EN PERL

Perl 17 i 18/des/2007

Tipus de dadesTipus de dades

• Text (o cadena de caracters, string)“cadena numero 1”, ‘cadena numero 2’

• Números1, 49, 28.2, -109, 6.04E23

• Caracters especialsprint “Nueva linea\n<aqui y un tab\t<aqui.\n”;

• Exercici (última instrucció): C:>perl programa.pl

print "Nova linia\n<aqui i un tab\t<aqui.\n";

C:\>perl programa.plNova linia<aqui i un tab <aqui.

C:\>_

Perl 17 i 18/des/2007

Variables escalarsVariables escalars

$a; # sensibles a majúscules i minúscules$A; # $a és diferent de $A

# nom: números, lletres o línies de subratllat$nomDeVariable_Llarg;

$x=42; # assignem el valor de 42 a $xprint 'el valor de $x es ' . $x . "\n";$x='DNA de cadena sencilla'; # canviem valor de $xprint 'pero ara el valor de $x es ' . $x . "\n";

• Proporcionen un lloc on guardar dades temporalment $nom

C:\>perl programa2.plel valor de $x es 42pero ara el valor de $x es DNA de cadena sencilla

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis

Curso de Perl (10 ejercicios) http://bioinformatica.uab.cat/bioinfouab/Resources/CursoPerl/CursoPerl.asp

– Exercici 1A– Exercici 1B

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis

#!/usr/bin/perl# programa3.pl# Programa que almacena una secuencia de DNA

# almacenamos una secuencia de DNA en una variable $DNA = "ACGGGGAGGACGGGAAATTACTACGGGCATTAGC";

# Imprimimos la secuencia en la pantallaprint $DNA;

#salimos del programaexit;

C:\>perl programa3.plACGGGGAGGACGGGAAATTACTACGGGCATTAGCC:\>_

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis

#!/usr/bin/perl# variables.pl# Programa que concatena fragmentos de DNA

# Primero almacenamos dos secuencias de DNA en dos variables$DNA1 = "ACGGGGAGGACGGGAAATTACTACGGGCATTAGC"; $DNA2 = "ATAGTGCCGTGCATGCGACGATTCTGGCATACATC";

# Imprimimos en pantalla las dos secuencias separadamenteprint $DNA1 . "\n";print $DNA2 . "\n\n";

# concatenamos ambas en una tercera variable que se imprime$DNA3 = $DNA1 . $DNA2 ;print "Concatenación de los dos fragmentos de DNA: \n\n";print "$DNA3\n\n";exit;

Perl 17 i 18/des/2007

Operadors aritmèticsOperadors aritmètics

• Aritmètics:

+ suma

- resta

* multiplicació

/ divisió

** exponencial

() agrupació

Perl 17 i 18/des/2007

Procedència d’operadorsProcedència d’operadors

• Procedència d’operadors com en una calculadora científica:

• Substituir les dues últimes línies per:

#!/usr/bin/perl# operadores.pl$x = 4;$y = 2;$z = 3 + $x * $y;print "$z \n";

print 3 + $x * $y . "\n";print (3 + 4) * 2 . "\n";

Perl 17 i 18/des/2007

Abreviatures d’OperadorsAbreviatures d’Operadors

+= Sumar un número a una variable

–= Restar un número d’una variable

*= Multiplicar un número per una variable

/= Dividir una variable per un número

++ Sumar-li 1 a una variable

–– Restar-li 1 a una variable

.= Afegir una cadena a una variable

Per exemple, si $a=2:

$a+=3; $a val 5 $a++ $a val 3$a-=1; $a val 1 $a.=4; $a val 24

Perl 17 i 18/des/2007

Arrays (matrius)Arrays (matrius)

#!/usr/bin/perl# matrices1.pl$base1=‘A’; # Esta es una mala solución$base2=‘C’;$base3=‘G’;

# Declarar una matriz@bases = (‘A’,‘C’,‘G’); # Esta es la solución

# por que puedo hacer este tipo de operaciones@old_bases = @bases; # Copia la matriz enteraprint “array de bases:\n”; # Muestra la matriz seguidaprint @bases . “\n”; # Muestra la matriz seguidaprint “@bases”; # Muestra la matriz con separaciones

array de bases:ACGA C G

• Es defineixen amb @nom

Perl 17 i 18/des/2007

Operacions amb matriusOperacions amb matrius

#!/usr/bin/perl# matrices2.pl - operaciones con arrays@bases = (‘A’,‘C’,‘G’);

$tercera_base = $bases[2]; # OJO! Empieza por 0 (cero)

# añade T al final = $bases[3]

push @bases,‘T’;

# Elimina, y retorna, el último elemento

$ultima_base = pop @bases;

# Elimina, y retorna, el primer elemento

$primera = shift @bases;

# añade un elemento al principio = $bases[0]

unshift @bases,$primera;

Perl 17 i 18/des/2007

Operacions amb matriusOperacions amb matrius

• Entorn (@ARGV)

• Bucles propis

#!/usr/bin/perl# entorno.pl – Llamada entorno.pl Holaprint $ARGV[0] . “\n”; # este el primer argumentoprint $0; # Corresponde al path y nombre del script

foreach $elemento (@bases){ print $elemento.”\n”;}

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis


– Exercici 2A– Exercici 2B– Exercici 2C– Exercici 2D– Exercici 2F

Perl 17 i 18/des/2007

Hashes (matrius associatives)Hashes (matrius associatives)

• Són similars als arrays però:– Els elements tenen ‘nom’ (claus o keys)– Es defineix amb %nom

#!/usr/bin/perl# hash.pl - Declarar un hash%purinas = (‘A’=>‘Adenina’, ‘G’=>‘Guanina’);

# afegir elements després d’haber definit el hash%pirimidinas = ();$pirimidinas{‘C’}=‘Citosina’; $pirimidinas{‘T’}=‘Timina’;

# puedo hacer este tipo de operacionesprint “G es $purinas{‘G’}\n”; print %purinas.“\n”; # Valores e índices concatenados$queBase = 'T';print "$queBase es $pirimidinas{$queBase}\n";

Perl 17 i 18/des/2007

Hashes (keys i values)Hashes (keys i values)

# (…) hashes-keys.pl# Recuperar las claves o los valores en una

matriz@claves = keys %bases;@Datos = values %bases;

print @claves."\n". "@Datos"."\n";

foreach $codigo (@claves) {print "$codigo es $bases{$codigo}\n";

}

C:\>perl hashes_keys.plATCGAdeninaTiminaCitosinaGuaninaA es AdeninaT es TiminaC es CitosinaG es GuaninaC:\>_

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis


– Exercici 2G

Perl 17 i 18/des/2007

SEQÜÈNCIES I CADENESSEQÜÈNCIES I CADENES

Perl 17 i 18/des/2007

Entradadades

Càlcul / Operacions

Sortida dades

Estructura bàsicaEstructura bàsica

Perl 17 i 18/des/2007

Entrada/Sortida des del teclatEntrada/Sortida des del teclat

• Entrada des de teclat:

• Exercici 1: editar i executar el programa anterior

• Exercici 2: editar i executar un programa que demani el nom d’usuari i llavors l’imprimeixi

#/usr/bin/perl# ES.pl

print "entra tu edad: ";

$edad = <STDIN>;

print "tu edad en años de perro es " . $edad/7 . "\n";

Perl 17 i 18/des/2007

Entrada/Sortida des del teclatEntrada/Sortida des del teclat

• Funcions que ens ajuden a realitzar tasques senzilles:

#/usr/bin/perl

print “Entra tu nombre: ”;

chomp ($name = <>);

print “Hola, $name, encantado de conocerte\n”;

#/usr/bin/perl# chomp.plprint “Entra tu nombre: ”;chomp ($nombre = <>); # <> equivale a <STDIN>print “Hola $nombre!, encantado de conocerte.\n”;

Perl 17 i 18/des/2007

Entrada/Sortida a arxiusEntrada/Sortida a arxius

• Per a llegir o escriure dades a arxius de text, és necessari l’ús de filehandles

open(FICHERO,'datos.txt');

– FICHERO : filehandle– ‘datos.txt’ : nombre del fichero

open(FICH_DATOS, 'c:\scripts\myfile.txt')open(FICH_DATOS, 'c:\scripts\myfile.txt');

Perl 17 i 18/des/2007

Lectura d’arxiusLectura d’arxius

open MIFICHERO,’datos.txt’; @linea = <MIFICHERO>;

close MIFICHERO;

• Exercici: Llegir la següent seqüència proteica des d’un arxiu i imprimir-la en pantalla

#/usr/bin/perl# FileInArray.plopen(MIFICHERO, “datos.txt”); @array = <MIFICHERO>; # Cargamos fichero en matrizclose MIFICHERO;

1 MNIDDKLEGL FLKCGGIDEM QSSRTMVVMG 30 31 GVSGQSTVSG ELQDSVLQDR SMPHQEILAA 60 61 DEVLQESEMR QQDMISHDEL MVHEETVKND 90 91 EEQMETHERL PQGLQYALNV PISVKQEITF 120121 TDVSEQLMRD KKQIR 135

Perl 17 i 18/des/2007

Escriptura a arxiusEscriptura a arxius

#/usr/bin/perl# EscrituraFicheros.pl

open FICHERO, ‘>data.txt’; # Crear para escribiropen FICHERO, ‘>>data.txt’; # ó añadir al final

print FICHERO $proteinSeq;

close FICHERO;

• Exercici: Modifica el programa anterior per escriure la seqüència proteica a un nou arxiu

Perl 17 i 18/des/2007

La instrucció “die”La instrucció “die”

• Si l’arxiu no existeix, mostra el missatge d’error i atura el programa

#/usr/bin/perl# FileOrDie.pl open (FICHERO, “EsteFicheroNoExiste.xxx") or

die "No encuentro el fichero";@lineas = <FICHERO>;close FICHERO;

Perl 17 i 18/des/2007

CONTROL DE FLUXECONTROL DE FLUXE

Perl 17 i 18/des/2007

Entradadades

Entradadades

Operació BOperació BOperació AOperació A

Condició?Condició?

CondicionsCondicions

no OKno OK

OKOK

CondicionsCondicions

Perl 17 i 18/des/2007

Decisiones condicionales: ifDecisiones condicionales: if

#!/usr/bin/perl

print “dime tu edad: “;

$edad = <>;

if (($edad <=0) or ($edad >= 100))

{

print “error al leer la edad. \n”;

die “edad ridícula”;

}

print “tu edad en años de perro es” ,$edad/7,”\n”;

• Exercici: editar i executar el programa amb els valors –20, 30, hola

#!/usr/bin/perl# if1.plprint “dime tu edad: “;$edad = <STDIN>;if ($edad <=0){

print “error al leer la edad. \n”; die “edad ridícula”;}print “tu edad en años de perro es ” ,$edad/7,”\n”;

Perl 17 i 18/des/2007

OperadoresOperadores

• Comparadors numèrics:== igualtat $a == $b != desigualtat< menor > major<= menor o igual>= major o igual! not lògic

Perl 17 i 18/des/2007

OperadoresOperadores

• Comparadors per cadeneseq igualtat $a eq $b ne desigualtatlt menor (less than)

gt major (greather than)

le menor o igual (less or equal to)

ge major o igual (greather or equal to)

=~ pattern matching $a =~ /gattc/

El símbolo ~ se consigue pulsando AltGr+4

Perl 17 i 18/des/2007

Atenció

a l’ordre al comparar cadenes:

0, 1, 2, 3, ..., 9, A, ..., Z, a, ..., z

if (“TGCA” lt “acgt”) tornarà VERTADER!!

Perl 17 i 18/des/2007

If – elseIf – else

#!/usr/bin/perl# if-else.plprint “entra tu edad: “;$edad = <>;if ( ($edad <= 0) or ($edad > 100) ){ print “error en la edad introducida.\n”;}else { print “tu edad en años de perro “,$edad/7,”\n”;}

printf “tu edad en años de perro es %0.2f \n”, $edad/7;

Per a mostrar valors amb format (ex. 2 decimals), utilitzem printf:

Perl 17 i 18/des/2007

If – elsif – elseIf – elsif – else

#!/usr/bin/perl# if-elsif.plprint “Entra tu edad: “;$edad = <>;if ( $edad <= 0 ) { print “eres muy joven para usar un

teclado”;} elsif ( $edad >= 100 ) { print “un perro no puede vivir tanto”;} else { print “tu edad es: “, $edad/7, “\n”;}

Perl 17 i 18/des/2007

Entradadades

Entradadades

Operació BOperació BOperació AOperació A

Condició?Condició?

BuclesBucles

fals (no segueixo)fals (no segueixo)

vertadervertader(segueixo)(segueixo)

BuclesBucles

Perl 17 i 18/des/2007

• Exercici alternativa: until ($cont > 5)

Instrucció WhileInstrucció While

#!/usr/bin/perl# while.pl$cont = 1;while ($cont <= 5){ print “contador $cont\n”; $cont = $cont + 1;}

Perl 17 i 18/des/2007

Instrucció While + arxiusInstrucció While + arxius

#!/usr/bin/perl# Whilefile.plopen(ARCHIVO, “llistat.txt”);while ($linea = <ARCHIVO>){

print $linea;} close(ARCHIVO);

(...)while (<ARCHIVO>){

print $_;} (...)

Perl 17 i 18/des/2007

EXPRESSIONS REGULARSEXPRESSIONS REGULARS

Perl 17 i 18/des/2007

#!/usr/bin/perl# patterns1.pl#...if ($dna =~/GATTC/) { print “EcoRI encontrado!”;}

$dna =~/GGG[GATC]CCC/; # GGG (luego G ó A ó T ó C) y CCC

$dna =~/GATTC|AAGCTT/; # EcoRI ó Hind III

Cerca de patrons (Pattern Matching)Cerca de patrons (Pattern Matching)

Perl 17 i 18/des/2007

MetacaràctersMetacaràcters

. Qualsevol caràcter excepte newline^ Principi de línia$ Final de línia\w Qualsevol caràcter alfanumèric\W Qualsevol caràcter no alfanumèric \s Qualsevol caràcter espaiador\S Qualsevol caràcter no espaiador\d Qualsevol dígit\D Qualsevol caràcter no dígit[…] Qualsevol dels caràcters de dins dels

claudàtors (també: [A-Z], [a-z], [0-9], [A-Za-z], [A-Z0-9], ...)

[^…] Qualsevol caràcter excepte els dels claudàtors

Perl 17 i 18/des/2007

QuantificadorsQuantificadors

? 0 o 1 coincidència+ 1 o més coincidències* 0 o més coincidències{N} N coincidències{N,M} Entre N i M coincidències{N, }N o més coincidències{ , M} M o menys coincidències

Perl 17 i 18/des/2007

Exemples de patronsExemples de patrons

• Codi postal– $cp =~ /\d\d\d\d\d/;– $cp =~ /\d{5}/;– $cp_us =~ /\d{5}

(-\d{4})?/;

• Identificadors de seqüències com “M58200.2”– $idSecuencia =~

/\w+\.\d+/;

? 0 ó 1 elementos+ 1 ó más elementos* 0 ó más elementos{N,M} Entre N y M elementos{N, } N o más elementos{ , M} M o menos elementos

. Cualquier carácter excepto newline^ Principio de línea$ Final de línea\w Cualquier carácter alfanumérico\W Cualquier carácter no-alfanum. \s Cualquier carácter espaciador\S Cualquier carácter no-espaciador\d Cualquier dígito\D Carácter no dígito

Caràcters que cal “escapar”:\$ \[\| \]\* \\\^ \/

Perl 17 i 18/des/2007

Extracció de patronsExtracció de patrons

•Seqüències en FASTA:

>M18580 Clone 305A4, complete sequence

acgtagctactgacatcgacatcatctacatcatatca

gactacgtcagtcagcagctacgactacgacactagca

tgagcagctagcatctacgactactagccagcagacgt

Extraiem l’id (M18580) i la descripció:

/^>(\S+)\s*(.*)$/

$id = $1;

$descripcion = $2;

? 0 ó 1 elementos+ 1 ó más elementos* 0 ó más elementos{N,M} Entre N y M elementos{N, } N o más elementos{ , M} M o menos elementos

. Cualquier carácter excepto newline^ Principio de línea$ Final de línea\w Cualquier carácter alfanumérico\W Cualquier carácter no-alfanum. \s Cualquier carácter espaciador\S Cualquier carácter no-espaciador\d Cualquier dígito\D Carácter no dígito

Caràcters que cal “escapar”:\$ \[\| \]\* \\\^ \/

Perl 17 i 18/des/2007

• Llegir una seqüència de DNA d’un arxiu• Imprimir la seqüència per pantalla

Ajuda: utilitza . per concatenar les diferents línies

• Comptar la freqüència d’aparició de cada base (A, G, C, T) Ajuda: utilitza un bucle while() per cada base:

while ($seq =~ /a/g) { $a++; }

Seqüència de DNA:

ExerciciExercici

agtactactcatgcacagctactcagtagctagctacgactacgtgactagcctacgtccagactgactagcacgtagacgactacgtagactagcacagcatgtaagatctactgacaaaaaaaaatgacatgactacgtgcgtgctgctgctga

Perl 17 i 18/des/2007

ExerciciExercici

#!/usr/bin/perl# countBases.pl

$sequencia=''; $a=0; $c=0; $g=0; $t=0;open(ARXIU, "sequencia.txt");while ($linia = <ARXIU>){

chomp $linia;$sequencia .= $linia;

} close(ARXIU);print $sequencia,"\n\n";

while ($sequencia =~ /a/g){

$a++;}while ($sequencia =~ /c/g){

$c++;}while ($sequencia =~ /g/g){

$g++;}while ($sequencia =~ /t/g){

$t++;}print $a , " adenines\n";print $c , " citosines\n";print $g , " guanines\n";print $t , " timines\n";

Perl 17 i 18/des/2007

Substituir cadenesSubstituir cadenes

• Operador “s”:$RNA =~ s/T/U/g;

s: operador substituirT: patró a substituirU: text que reemplaçarà el patróg: modificador global

Perl 17 i 18/des/2007

Traduir cadenesTraduir cadenes

• Operador “tr”:$RNA =~ tr/GATC/CTAG/;

tr: operador traduirCanviarà cada caràcter de l’esquerra pels de la dreta, per ordre:

G C T AA T C G

Perl 17 i 18/des/2007

4 funcions útils4 funcions útils

• length: contar la longitud d’una cadena$cadena = ‘ACTTGGAG’;$longCadena = length $cadena;$longCadena és 8 !!!

• reverse: invertir l’ordre d’un cadena o matriu$cadena = ‘ACTTGGAG’;$invertida = reverse $cadena;$invertida és GAGGTTCA !!!

• split: transformar cadenes en matrius$cadena = ‘joan,pere,miquel,roger’;@noms = split /,/, $cadena; # // conté el patró per on tallar # separarà cada caràcter si // està buit@noms és (‘joan’, ‘pere’, ‘miquel’, ‘roger’) !!!

• join: transformar matrius en cadenes@noms = (‘joan’, ‘pere’, ‘miquel’, ‘roger’);$cadena = join /--/, @noms;$cadena és joan--pere--miquel--roger !!!

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis


– Exercici 1C– Exercici 1D– Exercici 2H– Exercici 3A– Exercici 4A– Exercici 4B

Perl 17 i 18/des/2007

SUBRUTINESSUBRUTINES

Perl 17 i 18/des/2007

SubrutinesSubrutines

• Eviten repetir codi a diferents parts del programa o a diferents programes– Es poden guardar en arxius

independents

– Aquests arxius independents tenen l’extensió .pm (perl module)

– L’última línia de l’arxiu ha de ser:

1;

Perl 17 i 18/des/2007

#!/usr/bin/perl# subrutinas.plprint "\nresultado: ", suma(2,6), "\n";

sub suma{$valor1 = $_[0];$valor2 = $_[1];return $valor1 + $valor2;

}

#!/usr/bin/perl# minilib.pmsub suma{

$valor1 = $_[0];$valor2 = $_[1];return $valor1 + $valor2;

}1;

#!/usr/bin/perl# principal.pl

use minilib;

print "\nresultado: ”;print suma(2,6);print "\n";

En un sol arxiu .pl

En dos arxius (.pl i .pm)

Perl 17 i 18/des/2007

PackagesPackages

#!/usr/bin/perl# miniAN_cliente.pluse ADN; use ARN;

$cadena = “AGC”;$comp = complementa($cadena); # equival

main::complementaprint ADN::complementa($cadena); # :: o bé ->print ARN::complementa($cadena); # :: o bé ->

#!/usr/bin/perlPackage ARN;sub complementa{#(...)}1;

#!/usr/bin/perlPackage ADN;sub complementa{#(...)}1;

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis


– Exercici 5C

Perl 17 i 18/des/2007

MÒDULSMÒDULS

Perl 17 i 18/des/2007

Mòduls PerlMòduls Perl

• Scripts o programes que fan operacions útils i que poden incorporar-se fàcilment al nostre codi

• La funció PPM (Perl Package Manager) d’Active Perl permet la instal·lació automàtica de mòduls

• Exemples:

– LWP: Mòdul d’accés a pàgines web; permet copiar el contingut de pàgines web (codi font) a partir de la URL

– DBI: Mòdul d’accés a bases de dades (ex. MS Access, MySQL, …); permet consultar informació, afegir-la, modificar-la, …

– CGI: Recollida de variables des de formularis web

– BioPerl: Mòduls útils per a la bioinformàtica

Perl 17 i 18/des/2007

Instal·lació de mòdulsInstal·lació de mòduls

Perl 17 i 18/des/2007

LWPLWP

#!/usr/bin/perl –w# modulo-LWP.pl

use LWP::Simple;

# Formular la URL apropiada $url = "http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/viewer.fcgi?

txt=on&list_uids=2779343&db=nucleotide&view=fasta";

# Obtener los contenidos desde la web $content = get $url;print $content;

WEBPAGE

(codi font) Perl Script

= SCREEN SCRAPING

Perl 17 i 18/des/2007

Altres mòduls bàsics de PerlAltres mòduls bàsics de Perl

Database (MS Access,

MySQL, Oracle, …)Perl Script

Altres coneixements

necessaris: llenguatge SQL

DBI

Formulari WEB

Perl Script

Cal tenir instal·lat un servidor (IIS,

Apache, …)

CGI

Generar gràfics en diferents

formatsPerl Script

GD

Perl 17 i 18/des/2007

Altres mòduls de PerlAltres mòduls de Perl

Perl Script

Mail::Sendmail

Tk

Interfícies gràfiques per als teus

programes Perl

Perl Script

Perl 17 i 18/des/2007

BioPerlBioPerl

• Col·lecció de mòduls Perl:

– Manipular seqüències

– Accés a algunes bases de dades moleculars (GenBank, PDB)

– Executar programes habituals (Blast, ClustalW) i recuperar-ne els resultats

• Orientat a Objectes:

– Objectes bàsics: seqüències, estructures, …

Perl 17 i 18/des/2007

Un exempleUn exemple

#!/usr/bin/perl# bioperl-ejemplo.pl# Realizar distintas operaciones en una secuenciause Bio::Seq; # indicamos el módulo a utilizar

my $seq = Bio::Seq->new( -seq => 'ATGGGGGTGGTGGTACCCT', -id => 'human_id', -accession_number => 'AL000012', ); # creamos un objeto con datos

print $seq->seq() . “\n”; # muestra la secuenciaprint $seq->revcom->seq() . “\n”;# inversa complementariaprint $seq->alphabet() . “\n”; # ‘dna’,‘rna’,‘protein’print $seq->translate->seq() . “\n”; # trad. a proteina

ATGGGGGTGGTGGTACCCTAGGGTACCACCACCCCCATdnaMGVVVP

Perl 17 i 18/des/2007

Ejemplo SeqStatsEjemplo SeqStats

# (...)

use Bio::Tools::SeqStats;

$seq_stats = Bio::Tools::SeqStats->new(-seq=>$seq);

$hash_ref = $seq_stats->count_monomers();

foreach $base (sort keys %$hash_ref) { print "Numero de bases ", $base, "= ",

%$hash_ref->{$base},"\n";}

Numero de Bases A= 2Numero de Bases C= 3Numero de Bases G= 9Numero de Bases T= 5

Perl 17 i 18/des/2007

Acceso a bases de datos remotasAcceso a bases de datos remotas

• El package DB permet recuperar seqüències de diferents bases de dades (genbank, genpept, RefSeq, swissprot, EMBL, AceDB, GDB)

use Bio::DB::GenBank;

$gb = new Bio::DB::GenBank();

$seq1 = $gb->get_Seq_by_acc('AF303112');

print ">AF303112\n" , $seq1->seq() , "\n\n";

Perl 17 i 18/des/2007

Alguns mòduls de BioPerlAlguns mòduls de BioPerl

Bio :: Seq Sequence object, with features

Bio :: SimpleAlign Multiple alignments held as a set of sequences

Bio :: DB :: GenBank Database object interface to GenBank

Bio :: DB :: NCBIHelper A collection of routines for queries to NCBI DDBB

Bio :: DB :: SwissProt Database object interface to SWISS-PROT retrieval

Bio :: Tools :: Blast Bioperl BLAST sequence analysis object

Bio :: Tools :: BPlite Lightweight BLAST parser

Bio :: Tools :: SeqPattern Bioperl object for a sequence pattern or motif

Bio :: Tools :: SeqStats Object holding statistics for one particular sequence

Bio :: Tools :: Blast :: Run :: StandAloneBlast Bioperl module for running BLAST analyses locally

Bio :: Tools :: Blast :: Run :: RemoteBlast Bioperl module for running BLAST through HTTP

Bio::Tools::Run::Alignment::Clustalw Bioperl module for running ClustalW analyses locally

Bio :: Tools :: Prediction :: Exon Predicted exon feature

Bio :: Tools :: Prediction :: Gene Predicted gene structure feature

Bio :: SeqIO Format conversion of sequences

Bio :: AlignIO Format conversion of alignments

Bio :: Structure :: IO Structure objects of PDB

Browse all modules at http://www.bioperl.org/wiki/Category:Modules

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis


– Exercici 10A– Exercici 10B– Exercici 10C (però utilitzant RemoteBlast)

– Exercici 10D

Perl 17 i 18/des/2007

EXEMPLE INTEGRADOREXEMPLE INTEGRADOR

Perl 17 i 18/des/2007

ExercicisExercicis


– Exercici 7A– Exercici 7B– Exercici 7C– Exercici 8A

Perl 17 i 18/des/2007

COM SEGUIR AVANÇANT?COM SEGUIR AVANÇANT?

Perl 17 i 18/des/2007

Perl web site

http://www.perl.com

Bioperl

http://www.bioperl.org

CPAN: Comprehensive Perl Archive Network

http://www.cpan.org/

FAQs Frequently Asked Questions

http://www.perl.com/pub/q/faqs

Beginners

http://learn.perl.org

Manuales Online

http://www.perl.com/pub/v/documentation

Recursos de PerlRecursos de Perl

Perl 17 i 18/des/2007

O'Reilly

Llibres de PerlLlibres de Perl

Perl 17 i 18/des/2007 Programació en Perl: aplicacions bioinformàtiques Universitat de Girona.

Documents

Transcript of Perl 17 i 18/des/2007 Programació en Perl: aplicacions bioinformàtiques Universitat de Girona.