Questão:
Árvore filogenética Biopython substitui rótulos de ponta de ramo por logotipos de sequência
Boris Schnider
2018-05-21 17:41:02 UTC
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Tendo recentemente construído muitas árvores filogenéticas com o módulo TreeConstruction do pacote Phylo da Biopython, fui solicitado a substituir os rótulos das pontas dos ramos pelos logotipos de sequência correspondentes (que tenho na mesma pasta). Achei que seria mais eficiente fazer um código para gerar as árvores de logotipo automaticamente, já que teria que fazer muitos deles.

A primeira ideia que tive foi ver se as funções usadas para construir a árvore tinham um argumento para substituir os rótulos das pontas do galho ou removê-los, que não consegui encontrar. Portanto, removi os rótulos de ponta de ramificação, definindo seu tamanho de fonte para 0: (a seguir está o código para construir a árvore) 

  # Módulos para construir a árvore de Bio.Phylo.TreeConstruction import DistanceCalculator, DistanceTreeConstructorfrom Bio.Phylo import drawfrom Bio import Phylo, AlignIOimport subprocessimport matplotlibimport matplotlib.pyplot as pltalignment = AlignIO.read ('MotifSeqAligned.fasta', 'fasta') # lendo o alinhamento filecalculator = calculadora_docalador = DistanceCalculator ') (alinhamento) # distance matrixconstructor = DistanceTreeConstructor () tree = constructor.nj (dm) # construir com o algoritmo de junção de vizinho uma árvore de dmPhylo.write (tree, 'TreeToCutOff.nwk', 'newick') plt.rc ('font' , tamanho = 0) # controla os tamanhos de texto padrão #AQUI ESTÁ A CONFIGURAÇÃO PARA QUE ME PERMITE OCULTAR A DICA DE RAMO LABELSplt.rc ('eixos', tamanho da fonte = 14) # tamanho da fonte dos eixos titleplt.rc ('xtick', tamanho da etiqueta = 10) # tamanho da fonte do tick labelsplt.rc ('ytick', labelsize = 10) # fontsize do tick labelsplt.rc ('figure', title = 18) # fontsize da figura entituladaraw (tree, do_show = False) plt.savefig ("TreeToCutOff.svg", format = 'svg', dpi = 1200)

Deste código eu poderia obter a árvore: enter image description here

Como não sei como obter as coordenadas y dos ramos para adicionar os logotipos um por um, construí uma coluna de logotipos com matplotlib, que pretendia colar na árvore em python. O código para construir a coluna de logotipos é o seguinte: 

  #Extract filename from newicknewickFile = open ("TreeToCutOff.nwk", 'r'). Read () OrderLogos = ["{} .eps ".format (i) for i in re.split ('(\ W)', newickFile) if" Profile "in i] #Inicialize a figurafig = plt.figure () # Adicione cada imagem uma após a outra em a ordem certa para i, arquivos em enumerar (OrderLogos): img1 = mpimg.imread (arquivos) ax1 = fig.add_subplot (len (OrderLogos), 1, 1 + i) ax1.imshow (img1) ax1.set_xticks ([]) ax1.set_yticks ([]) # plt.show () plt.savefig ("RowsOfLogos.svg", format = 'svg', dpi = 1200) plt.clf () plt.cla ()

enter image description here

Tendo minha árvore e a coluna de logotipos em .svg ou .png, não consegui encontrar nenhuma maneira de empilhá-los corretamente. Minha primeira ideia era usar a biblioteca svgutils que parecia ser fácil de manusear, com o seguinte código: (retirado dos tutoriais de svgutils) 

  import svgutils.transform asg # Assemble # create new SVG figurefig = sg.SVGFigure ("14cm", "14cm") # load Figuresfig1 = sg.fromfile ('TreeToCutOff.svg') fig2 = sg.fromfile ('RowsOfLogos.svg') # get the plot objectsplot1 = fig1.getroot ( ) plot2 = fig2.getroot () plot2.moveto (280, 100, escala = 0,05) # anexar gráficos e rótulos a figurefig.append ([plot1, plot2])

Mas o problema com a saída foi que o fundo da coluna de logotipos era branco e, portanto, eu estava colando uma enorme imagem branca com uma fina coluna de logotipos na árvore. E não consegui encontrar uma maneira de cortar a coluna de logotipos com svgutils. Tentei o módulo Imagem do pacote PIL para construir uma árvore de logotipos a partir de arquivos .png, mas não consegui ver a árvore usada como plano de fundo após colar a coluna de logotipos.

Pode haver uma maneira de fazer o que pretendo com matplotlib (que seria empilhar 2 arquivos .png e colocar os logotipos o tempo todo na mesma distância), mas não consegui resolver .

Alguém sabe qual a melhor solução é fazer uma árvore de logotipos (como na imagem a seguir que eu só poderia construir manualmente com o inkscape) com bibliotecas python, permitindo automatizar o processo sem ter que se adaptar o código depende do número de ramos?

enter image description here

A seguir está um subconjunto de "MotifSeqAligned.fasta" contendo as sequências alinhadas usadas para construir as árvores: 

  >ProfileCluster0.meme --- SSNDTTTCCAGGAAD->ProfileCluster1.memeYBNRD --- TTCYYGGAAT->ProfileCluster10.meme- 
 VDKDWT com  3 logotipos correspondentes:  enter image description here  enter image description here  enter image description here 
 
 O "MotifSeqAligned.fasta" completo e todos os logos.eps (como eu os usei em vez de .png que é o formato solicitado pelo fórum) podem ser encontrados  aqui.
Obrigado por colocar tanto esforço em sua pergunta! Se eu pudesse pedir mais uma coisa, seria ótimo se você pudesse nos dar um [exemplo mínimo, completo e verificável] (https://stackoverflow.com/help/mcve), código que podemos usar diretamente em nosso sistema para replicar seu problema para que possamos brincar com ele e ver se podemos encontrar uma solução.
Obrigado pela sugestão, adicionei as entradas no final do tópico. Observe que os logotipos são arquivos .eps e aqui eu os adicionei como imagens (.png). As entradas completas estão no link no final do tópico.
Se não houver uma solução óbvia de biopython, dê uma olhada no [ETE Toolkit] (http://etetoolkit.org)
Um responda:
heathobrien
2018-05-22 14:29:01 UTC
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Para expandir meu comentário de ontem. Você poderia fazer isso com o ETE Toolkit (acabei de copiar um arquivo de logotipo em vez de converter todos os 26 para png):

  do ete3 import Tree, TreeStyle, facesdef mylayout (node): if node.is_leaf (): logo_face = faces.ImgFace (str.split (node.name, '.') [0] + ".png") # isso não parecem funcionar com arquivos eps. Você pode tentar outros formatos faces.add_face_to_node (logo_face, nó, coluna = 0) node.img_style ["size"] = 0 # remover pontos azuis de nodest = Tree ("tree.nwk", format = 3) ts = TreeStyle ( ) ts.layout_fn = mylayoutts.show_leaf_name = False # remove sequence labelsts.scale = 10000 # redimensione os comprimentos dos ramos para que sejam maiores que a largura de logost.render ("formatted.png", tree_style = ts, h = 3000, w = 3000) # pode ser necessário mexer nas dimensões e escala para obter a aparência que deseja

enter image description here

Se desejar todos os logotipos alinhados em uma coluna adicionam alinhados = True a faces.add_face_to_node

Obrigado! Isso é exatamente o que eu estava procurando! Vou tentar com todos os meus logotipos e informá-lo se tiver mais problemas.


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