![image](https://hackmd.io/_uploads/Bymw27NoR.png) NCBI 公開收錄物種基因資訊，假設今天找到目標序列後，該如何取得使用? 讓我們找個實際例子開始，下面是搜尋 [Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/genome/GCF_000005845.2/) 其中一個 assembly 的頁面 ![image](https://hackmd.io/_uploads/H1V_Fz4iC.png) 圖一: 搜尋 Escherichia coli 其中一個 assembly 的頁面截圖 紅線標示處為NCBI提供的下載管道，由左至右分別是: - Direct Download - Command line tools - API URL - FTP ## Direct Download 直接下載非常直觀，選擇想要的來源(RefSeq, GenBank)和格式(FASTA,GTF...)，就會獲得一個zip檔 但若序列檔案過大，或是還有二次傳輸(到server)的需求，可以考慮其他方法 ![螢幕擷取畫面 2024-08-22 095952](https://hackmd.io/_uploads/rkYTsM4jR.png) 圖二: 直接下載的各種選項 ## Command line tools NCBI 自己有個好用的工具 NCBI Datasets Command line interface (CLI) tool reference，分為協助檔案格式轉換(dataformat)和查詢下載資料集(datasets)兩大類型 **注意:** NCBI回傳格式為JSON，才會需要`dataformat`協助轉成XML, metadata等其他格式 ### 工具安裝 工具安裝方式多元，可去[NCBI官網挑選](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/docs/v2/download-and-install/)，以下使用conda安裝: ``` ## create new env & activate conda create -n ncbi_datasets conda activate ncbi_datasets ## install via conda conda install -c conda-forge ncbi-datasets-cli ``` 完成後在cml輸入`datasets` 或 `datafromat` 測試有無 help info出現 datasets 基本功能有 `summary`、`download`、`rehydrate`、`completion` ### datasets summary 利用 序列ID(genome accession)、物種學名(taxon)、基因名稱或ID(gene gene_id / symbol) 等關鍵字來查詢資料庫現有資訊 假設今天想查 ***TP53*** 在**人類**有什麼註解資訊: ``` datasets summary gene symbol tp53 --taxon "homo sapiens" ##如果有一份基因列表，可以用 --inputfile 提供 txt 檔一次查詢 datasets summary gene symbol --inputfile symbol.txt --taxon "homo sapiens" ``` 會回傳JSON字串，可以串python用 `json` 來整理取出資訊: ``` { "reports": [ { "gene": { "annotations": [ { "annotation_name": "GCF_000001405.40-RS_2023_10", "annotation_release_date": "2023-10-02", "assembly_accession": "GCF_000001405.40", "assembly_name": "GRCh38.p14", "genomic_locations": [ { "genomic_accession_version": "NC_000017.11", "genomic_range": { "begin": "7668421", "end": "7687490", "orientation": "minus" }, "sequence_name": "17" } ] }, (下略) ``` ### datasets download 點選圖一的 datasets 就會跳出指令，複製回去簡單上手，可再根據想要的格式增減 `--include` 參數 ``` datasets download genome accession GCF_000005845.2 --include gff3,rna,cds,protein,genome,seq-report ``` 最終獲得一個zip檔 ## API URL 點選圖一的 URL 會跳出 API URL ``` https://api.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/v2alpha/genome/accession/GCF_000005845.2/download?include_annotation_type=GENOME_FASTA&include_annotation_type=GENOME_GFF&include_annotation_type=RNA_FASTA&include_annotation_type=CDS_FASTA&include_annotation_type=PROT_FASTA&include_annotation_type=SEQUENCE_REPORT&hydrated=FULLY_HYDRATED ``` 可根據喜好用不同方式取得並下載 ### 使用 curl 下載 把 API URL複製到以下curl模板裡的 `${api_url}` 變數 (也記得改輸出名稱 `${output_name}`) ``` curl -X GET "${api_url}" -H "accept: application/zip" -o ${output_name}.zip ``` 以圖一的例子示範: ``` curl -X GET "https://api.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/v2alpha/genome/accession/GCF_000005845.2/download?include_annotation_type=GENOME_FASTA&include_annotation_type=GENOME_GFF&include_annotation_type=RNA_FASTA&include_annotation_type=CDS_FASTA&include_annotation_type=PROT_FASTA&include_annotation_type=SEQUENCE_REPORT&hydrated=FULLY_HYDRATED" -H "accept: application/zip" -o genome.zip ``` 會看到下載進度: ``` % Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current Dload Upload Total Spent Left Speed 100 4100k 0 4100k 0 0 1500k 0 --:--:-- 0:00:02 --:--:-- 1501k ``` 完成後解壓縮取得檔案: ``` unzip genome.zip replace README.md? [y]es, [n]o, [A]ll, [N]one, [r]ename: n inflating: ncbi_dataset/data/assembly_data_report.jsonl inflating: ncbi_dataset/data/GCF_000005845.2/GCF_000005845.2_ASM584v2_genomic.fna inflating: ncbi_dataset/data/GCF_000005845.2/genomic.gff inflating: ncbi_dataset/data/GCF_000005845.2/cds_from_genomic.fna inflating: ncbi_dataset/data/GCF_000005845.2/protein.faa inflating: ncbi_dataset/data/GCF_000005845.2/sequence_report.jsonl inflating: ncbi_dataset/data/dataset_catalog.json ``` ### 使用 python requests 下載 需要引入`requests`套件，把 API URL 存進 `down_url` 變數，以 `GET` 方式取得並將內容 `.content` 寫入 zip 檔 ``` import requests down_url = 'https://api.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/v2alpha/genome/accession/GCF_000005845.2/download?include_annotation_type=GENOME_FASTA&include_annotation_type=GENOME_GFF&include_annotation_type=RNA_FASTA&include_annotation_type=CDS_FASTA&include_annotation_type=PROT_FASTA&include_annotation_type=SEQUENCE_REPORT&hydrated=FULLY_HYDRATED' headers = { 'accept': 'application/zip', } response = requests.get(down_url, headers=headers) if response.status_code == 200: with open('genome.zip', 'wb') as fw: fw.write(response.content) else: print('Fails {}'.format(response.status_code)) ``` 若想讓URL簡潔一些，可將 `download?` 問號後面的參數存成 `params` dict ``` down_url = 'https://api.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/v2alpha/genome/accession/GCF_000005845.2/download' headers = { 'accept': 'application/zip', } params = { 'include_annotation_type': 'GENOME_FASTA', 'include_annotation_type':'GENOME_GFF' } response = requests.get(down_url, headers=headers, params = params) ``` ### 使用 REST API 直接去[NCBI REST API 網頁](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/docs/v2/reference-docs/rest-api/#get-/genome/accession/-accessions-/download) 對照網址打上 `assembly ID`, `include_annotation_type` 等資訊，接著按照下圖順序操作: 1. 點選TRY 2. 確認response狀態為200 3. 直接下載zip，或是複製curl指令使用 ![image](https://hackmd.io/_uploads/BJVtvmNs0.png) 圖三: NCBI REST API 實際畫面截圖 ## FTP 點選圖一的FTP 就會跳轉至FTP server，可點選檔名下載，或複製檔案網址到server以 `wget` 取得 ## Comments NCBI資料庫使用頻繁，可照個人偏好選擇方法，因最近學習 `requests` 和 `API` 相關知，有將以上code寫成 python function 來使用；而有conda建個NCBI cml 環境來玩也很方便XD