UGEN

UGEN
	logo UGENE
Oryginalni autorzy	Fursow M.
Deweloperzy	Unipro
Pierwsze wydanie	2008 ; 15 lat temu
Wersja stabilna	43 / 21 sierpnia 2022 ; 6 miesięcy temu
Napisane w	C++ , Qt
System operacyjny	Windowsa , macOSa , Linuksa
Dostępne w	angielski , rosyjski
Typ	Zestaw narzędzi bioinformatycznych
Licencja	GPLv 2
Strona internetowa	ugene .net

UGENE to oprogramowanie komputerowe dla bioinformatyki . Działa w komputerów osobistych, takich jak Windows , macOS lub Linux . Jest udostępniany jako oprogramowanie bezpłatne i typu open source na licencji GNU General Public License (GPL) w wersji 2.

UGENE pomaga biologom analizować różne dane genetyki biologicznej , takie jak sekwencje , adnotacje, wielokrotne dopasowania , drzewa filogenetyczne , zespoły NGS i inne. Dane mogą być przechowywane zarówno lokalnie (na komputerze osobistym), jak iw pamięci współdzielonej (np. laboratoryjna baza danych).

UGENE integruje dziesiątki znanych narzędzi biologicznych, algorytmów i oryginalnych narzędzi w kontekście genomiki , biologii ewolucyjnej , wirusologii i innych dziedzin nauk przyrodniczych. UGENE zapewnia graficzny interfejs użytkownika (GUI) dla gotowych narzędzi, dzięki czemu biolodzy bez umiejętności programowania komputerowego mogą łatwiej uzyskać dostęp do tych narzędzi.

Korzystając z UGENE Workflow Designer możliwe jest usprawnienie wieloetapowej analizy. Przepływ pracy składa się z bloków, takich jak czytniki danych, bloki wykonujące wbudowane narzędzia i algorytmy oraz zapisy danych. Bloki można tworzyć za pomocą narzędzi wiersza poleceń lub skryptu. Zestaw przykładowych przepływów pracy jest dostępny w Projektancie przepływów pracy, aby dodawać adnotacje do sekwencji, konwertować formaty danych, analizować dane NGS itp.

Oprócz interfejsu graficznego UGENE posiada również interfejs wiersza poleceń . Przepływy pracy mogą być również wykonywane w ten sposób.

Aby poprawić wydajność, UGENE wykorzystuje wielordzeniowe procesory (CPU) i procesory graficzne (GPU) w celu optymalizacji kilku algorytmów.

Kluczowe cechy

Oprogramowanie obsługuje następujące funkcje:

Twórz, edytuj i opisuj sekwencje kwasów nukleinowych i białek
Szybkie wyszukiwanie w sekwencji
Dopasowanie wielu sekwencji : Clustal W i O, MUSCLE , Kalign , MAFFT , T-Coffee
Twórz i używaj współdzielonej pamięci masowej, np. laboratoryjnej bazy danych
Przeszukiwanie baz danych online : National Center for Biotechnology Information (NCBI), Protein Data Bank (PDB), UniProtKB/Swiss-Prot , UniProtKB/TrEMBL , serwery DAS
Wyszukiwanie lokalne i NCBI Genbank BLAST
Otwórz wyszukiwarkę ramek odczytu
enzymów restrykcyjnych ze zintegrowaną listą enzymów restrykcyjnych REBASE
Zintegrowany pakiet Primer3 do projektowania starterów PCR
Konstrukcja i adnotacja plazmidu
Klonowanie in silico poprzez projektowanie wektorów klonujących
Mapowanie genomu krótkich odczytów za pomocą Bowtie , BWA i UGENE Genome Aligner
Wizualizuj dane sekwencjonowania nowej generacji (pliki BAM) za pomocą przeglądarki UGENE Assembly Browser
Wariantowe wywołanie z SAMtools
Analiza danych RNA-Seq za pomocą potoku Tuxedo (TopHat, spinki do mankietów itp.)
Analiza danych ChIP-seq za pomocą potoku Cistrome (MACS, CEAS itp.)
Przetwarzanie surowych danych NGS
HMMER 2 i 3
Przeglądarka chromatogramów
Wyszukiwanie miejsc wiązania czynników transkrypcyjnych ( TFBS ) za pomocą macierzy wag i algorytmów SITECON
Szukaj bezpośrednich , odwróconych i tandemowych powtórzeń w sekwencjach DNA
Lokalne dopasowanie sekwencji za pomocą zoptymalizowanego algorytmu Smitha-Watermana
Twórz (za pomocą zintegrowanego łączenia sąsiadów PHYLIP , MrBayes lub PhyML Maximum Likelihood) i edytuj drzewa filogenetyczne
Połącz różne algorytmy w niestandardowe przepływy pracy za pomocą UGENE Workflow Designer
Zespół Contigów z CAP3
struktur 3D dla plików w formatach Protein Data Bank (PDB) i Molecular Modeling Database (MMDB), obsługa widoku anaglifów
Przewiduj drugorzędową strukturę białek za pomocą algorytmów GOR IV i PSIPRED
Skonstruować wykresy punktowe dla sekwencji kwasów nukleinowych
mRNA do Spidey
Wyszukuj złożone sygnały za pomocą ExpertDiscovery
Wyszukaj wzór wyników różnych algorytmów w sekwencji kwasu nukleinowego za pomocą UGENE Query Designer
PCR in silico do projektowania i mapowania starterów
Spade de novo asembler

Widok sekwencji

Widok sekwencji służy do wizualizacji, analizy i modyfikacji sekwencji kwasów nukleinowych lub białek . W zależności od typu sekwencji i wybranych opcji, w oknie Widok sekwencji mogą znajdować się następujące widoki:

Widok struktury 3D
Okrągły widok
Widok chromatogramu
Widok wykresów: zawartość GC, zawartość AG i inne
wykresu kropkowego

Edytor wyrównania

Alignment Editor umożliwia pracę z wieloma sekwencjami kwasów nukleinowych lub białek — dopasowywanie ich, edytowanie dopasowania, analizowanie go, przechowywanie sekwencji konsensusowej , budowanie drzewa filogenetycznego i tak dalej.

Przeglądarka drzew filogenetycznych

Przeglądarka drzewa filogenetycznego pomaga wizualizować i edytować drzewa filogenetyczne. Możliwe jest zsynchronizowanie drzewa z odpowiednim wielokrotnym wyrównaniem użytym do zbudowania drzewa.

Przeglądarka zestawów

Assembly Browser został zapoczątkowany w 2010 roku jako zgłoszenie do Illumina iDEA Challenge 2011. Przeglądarka umożliwia użytkownikom wizualizację i przeglądanie dużych (do setek milionów krótkich odczytów) zestawów sekwencji nowej generacji. Obsługuje formaty SAM, BAM (binarna wersja SAM) i ACE. Przed przeglądaniem danych złożenia w UGENE plik wejściowy jest automatycznie konwertowany do pliku bazy danych UGENE. Takie podejście ma swoje wady i zalety. Zaletą jest to, że umożliwia to przeglądanie całego zestawu, nawigację w nim i szybkie przechodzenie do dobrze pokrytych regionów. Wadą jest to, że konwersja może zająć dużo czasu w przypadku dużego pliku i wymaga wystarczającej ilości miejsca na dysku do przechowywania bazy danych.

Projektant przepływu pracy

UGENE Workflow Designer umożliwia tworzenie i uruchamianie złożonych obliczeniowych schematów przepływu pracy .

Cechą wyróżniającą Workflow Designer na tle innych bioinformatycznych systemów zarządzania przepływem pracy jest to, że przepływy pracy są wykonywane na komputerze lokalnym. Pomaga uniknąć problemów z przesyłaniem danych, podczas gdy poleganie innych narzędzi na zdalnym przechowywaniu plików i łączności internetowej nie.

Elementy, z których składa się przepływ pracy, odpowiadają większości algorytmów zintegrowanych z UGENE. Korzystanie z narzędzia Workflow Designer umożliwia również tworzenie niestandardowych elementów przepływu pracy. Elementy mogą być oparte na narzędziu wiersza poleceń lub skrypcie.

Przepływy pracy są przechowywane w specjalnym formacie tekstowym. Pozwala to na ich ponowne wykorzystanie i przenoszenie między użytkownikami.

Przepływ pracy można uruchomić za pomocą interfejsu graficznego lub uruchomić z wiersza poleceń. Graficzny interfejs umożliwia również sterowanie wykonywaniem workflow, zapisywanie parametrów itp.

Istnieje wbudowana biblioteka próbek przepływów pracy do konwersji, filtrowania i opisywania danych, z kilkoma potokami do analizy danych NGS opracowanymi we współpracy z NIH NIAID. Kreator jest dostępny dla każdego przykładowego przepływu pracy.

Obsługiwane formaty danych biologicznych

Sekwencje i adnotacje : FASTA (.fa), GenBank (.gb), EMBL (.emb), GFF (.gff)
Wiele dopasowań sekwencji : Clustal (.aln), MSF (.msf), Stockholm (.sto), Nexus (.nex)
Struktury 3D : PDB (.pdb), MMDB (.prt)
Chromatogramy : ABIF (.abi), SCF (.scf)
Krótkie odczyty: Sequence Alignment/Map (SAM) (.sam), binarna wersja SAM (.bam), ACE (.ace), FASTQ (.fastq)
Drzewa filogenetyczne : Newick (.nwk), PHYLIP (.phy)
Inne formaty: Bairoch ( informacje o enzymach ), HMM ( profile HMMER ), PWM i PFM ( macierze pozycji ), SNP i VCF4 (wariacje genomu)

Cykl wydania

UGENE jest rozwijany głównie przez Unipro LLC z siedzibą w Akademgorodok w Nowosybirsku w Rosji. Każda iteracja trwa około 1–2 miesięcy, po czym następuje nowa wersja . Można również pobrać migawki programistyczne.

Funkcje, które mają być uwzględnione w każdej wersji, są w większości inicjowane przez użytkowników.

Zobacz też

Linki zewnętrzne