简介

BEYONDGBrowse是一个基于jBrowse基因组浏览器的多组学序列数据可视化软件：

整合蛋白质组学数据，实现基因组、转录组、蛋白质组数据在同一浏览器中可视化
提供后端服务，支持数据进行预处理
支持蛋白质氨基酸序列、蛋白质质谱多样本差异分析
支持蛋白质组数据全基因组快速定位
支持蛋白质变体的翻译后修饰可视化
实现了高效的蛋白质变体序列、质谱数据集线性模糊匹配算法
蛋白质翻译、变体序列支持在线快捷注释
注释支持多用户、版本管理与快速检索

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索引

简介
1. jBrowse安装与配置
2. BEYONDGBrowse安装与配置
- 前端插件
- 后端服务套件
3. BEYONDGBrowse使用向导
4. 开发人员

1. jBrowse安装与配置

前提条件

使用Linux、MacOS或装有WSL的Windows操作系统
如需修改Web服务器文件，例如/var/www，则需要Sudo权限
有一定命令行操作经验

依赖安装

Ubuntu/WSL/Debian系统：

sudo apt install git build-essential zlib1g-dev

CentOS/RedHat：

sudo yum groupinstall "Development Tools"
sudo yum install git zlib-devel perl-ExtUtils-MakeMaker

下载&编译源码

git clone https://github.com/gmod/jbrowse jbrowse
cd jbrowse
git checkout 1.16.8-release # 指定v1.16.8版本
./setup.sh

对于中国大陆用户，推荐在执行上述命令之前，使用npm镜像

npm config set registry http://r.cnpmjs.org
npm config set puppeteer_download_host=http://cnpmjs.org/mirrors
export ELECTRON_MIRROR="http://cnpmjs.org/mirrors/electron/"

数据配置实例

切换到jbrowse根目录
```
cd jbrowse
mkdir data && cd data
```
下载参考基因组序列Fasta文件(GRCh38.p12.genome.fa)
生成fai索引：samtools faidx GRCh38.p12.genome.fa
下载样本Bam文件(GRCh38.illumina.blood.1.bam)
生成Bai索引：samtools index GRCh38.illumina.blood.1.bam

创建配置文件，touch tracks.conf，写入保存：

[GENERAL]
refSeqs = GRCh38.p12.genome.fa.fai
refSeqSelectorMaxSize = 1000

[tracks.refseq]
urlTemplate = GRCh38.p12.genome.fa
storeClass = JBrowse/Store/SeqFeature/IndexedFasta
type = JBrowse/View/Track/Sequence
key = _reference_sequence
label = _reference_sequence
showTranslation = false

[tracks.alignments]
urlTemplate = GRCh38.illumina.blood.1.bam
storeClass = JBrowse/Store/SeqFeature/BAM
type = JBrowse/View/Track/Alignments2
key = sample_alignments
label = sample_alignments

jbrowse/data目录结构：

jbrowse/data/
├── GRCh38.illumina.blood.1.bam
├── GRCh38.illumina.blood.1.bam.bai
├── GRCh38.p12.genome.fa
├── GRCh38.p12.genome.fa.fai
└── tracks.conf

启动jBrowse

Method1：

# 启动express.js开发服务器并监听8082端口
npm run start

Method2：

# Nginx、Apache等其他Web服务器
sudo chown -R `whoami` <jBrowse目录>
sudo mv <jBrowse目录> <Web服务器根目录，例如/var/www>

参考文档

http://jbrowse.org/docs/installation.html
http://jbrowse.org/docs/tutorial.html

2. BEYONDGBrowse安装与配置

前端插件

下载

# 切换到jBrowse插件目录
cd jbrowse/plugins
git clone https://github.com/penguin806/BEYONDGBrowsePlugin.git BEYONDGBrowsePlugin

激活

# 编辑jbrowse根目录配置文件jbrowse.conf，在末尾加入以下内容
[ plugins.BEYONDGBrowse ]
location = plugins/BEYONDGBrowse

配置

全局配置文件jbrowse_conf.json

# 编辑jbrowse根目录jbrowse_conf.json，在json对象中写入属性，例如：
{
    "BEYONDGBrowseBackendAddr" : "localhost", //后端服务的IP地址
    "BEYONDGBrowseUsername" : "Snow",   // 在线注释使用的用户名
    "massSpectraTrackNum" : 5     //默认质谱轨道数目
}

轨道配置文件tracks.conf

# 编辑data/tracks.conf，在末尾加入配置：
# 参数urlTemplate = 分别对应实际数据文件GRCh38.p12.genome.fa、GRCh38.illumina.blood.1.bam

[tracks.BEYONDGBrowseProteinTrack]
urlTemplate = GRCh38.p12.genome.fa
storeClass = JBrowse/Store/SeqFeature/IndexedFasta
type = BEYONDGBrowse/View/Track/SnowSequenceTrack
key = sample_protein_sequence
label = sample_protein_sequence
BEYONDGBrowseProteinTrack = true
drawCircle = true
animationEnabled = true
showTranslation1st = true
showTranslation2nd = true
showTranslation3rd = true
showTranslationReverse1st = true
showTranslationReverse2nd = true
showTranslationReverse3rd = true

[tracks.alignments_protein]
storeClass = JBrowse/Store/SeqFeature/BAM
urlTemplate = GRCh38.illumina.blood.1.bam
type = JBrowse/View/Track/Alignments2
glyph = BEYONDGBrowse/View/FeatureGlyph/AlignmentProteinGlyph
key = sample_alignments_protein
label = sample_alignments_protein

重新编译并启动

# 切换到jBrowse根目录
npm run build
npm run start

后端服务套件

前置依赖

MySQL >= v5.7

Ubuntu:

sudo apt install -y mysql-server mysql-client
sudo systemctl start mysql-server

CentOS 7:

wget https://dev.mysql.com/get/mysql80-community-release-el7-3.noarch.rpm
sudo rpm -ivh mysql80-community-release-el7-3.noarch.rpm
sudo yum install -y mysql-server mysql-client
sudo systemctl start mysqld

CentOS 8:

wget https://dev.mysql.com/get/mysql80-community-release-el8-1.noarch.rpm
sudo rpm -ivh mysql80-community-release-el8-1.noarch.rpm
sudo yum install -y mysql-server mysql-client
sudo systemctl start mysqld

Windows: Download Community Version

安装

下载已编译程序

访问Github Release Page，下载对应系统架构的软件包，解压缩

源码编译

# OS: Ubuntu / WSL on Windows

sudo apt update
sudo apt install -y build-essential git
sudo apt install -y qt5-default qtbase5-private-dev

# Since QtHttpServer is a Beta feature in Qt-Lab until now, manually compile and install the module is needed
git clone --recursive https://github.com/qt-labs/qthttpserver.git qthttpserver
cd qthttpserver
qmake && make && make install
cd ..

mkdir build
git clone https://github.com/penguin806/BEYONDGBrowsePreprocessor.git BEYONDGBrowsePreprocessor
cd BEYONDGBrowsePreprocessor
qmake && make && cp GtfFilePreprocessor ../build
cd ..

git clone https://github.com/penguin806/BEYONDGBrowseDatabaseImport.git BEYONDGBrowseDatabaseImport
cd BEYONDGBrowseDatabaseImport
qmake && make && cp BEYONDGBrowseDatabaseTool ../build
cd ..

git clone https://github.com/penguin806/BEYONDGBrowseBackend.git BEYONDGBrowseBackend
cd BEYONDGBrowseBackend
qmake && make && cp SnowPluginBackend config.ini ../build
cd ..build

# If all build is successful, the file structure looks like the following
# build/
# ├── BEYONDGBrowseDatabaseImport
# ├── config.ini
# ├── GtfFilePreprocessor
# └── SnowPluginBackend

参数配置

编辑config.ini

[General]
; 后端监听端口
listenPort=12080

[Database]
; MySQL数据库主机地址
serverAddrress=localhost
; MySQL数据库名
databaseName=beyondgbrowse
; MySQL用户名
username=snow_db201905
; MySQL用户密码
password=snow_db201905

3. BEYONDGBrowse使用向导

数据准备

sample_files/
├── 2DLC_H3_1_ms2.msalign
├── 2DLC_H3_1_ms2_topmg_proteoform.csv
└── gencode.v29.annotation.gtf

文件预处理

Gtf (Genome Annotation)
MsAlign (Mass Spectrum)

预处理结束后文件结构

sample_files/
├── 2DLC_H3_1_ms2.msalign
├── 2DLC_H3_1_ms2.msalign.output
├── 2DLC_H3_1_ms2_topmg_proteoform.csv
├── gencode.v29.annotation.gtf
├── gencode.v29.annotation.gtf.output
└── gencode.v29.annotation.gtf.output.tmp

导入数据库

输入数据库参数
创建/选择数据集
开始导入

启动后端服务

开始使用

浏览器访问http://<jBrowse URL>/

A. 参考基因序列
B. 参考蛋白质翻译
C1. 样本1蛋白质变体序列
- C1α. 蛋白质变体修饰
C2. 样本2蛋白质变体序列
D1. 样本1质谱
- D1α. 峰度
- D1β. 质量
D2. 样本2质谱

质谱红色/绿色，分别代表B离子/Y离子

蛋白质变体颜色含义：

绿色 (#81ecece6)：亲水性

紫色 (#a29bfee6)：疏水性

红色 (#ff7675e6)：酸性

黄色 (#ffeaa7e6)：碱性

自定义

改变轨道样式
切换数据集顶部菜单<Track> -> <Dataset select>
修改样本数量顶部菜单<Track> -> <Set mass spectrum track number>

快速定位

右上角菜单<Locate>：

在线注释

鼠标左键双击蛋白质参考翻译/蛋白质变体，发起注释
点击对话框下拉菜单切换历史版本

注释检索

顶部菜单<Track> -> <Search annotation>
支持以内容、ID、作者或 IP地址 作为条件查找

4. 开发人员

钟坚成教授湖南师范大学邮箱：jczhongcs@gmail.com
学生：
- 李学锋湖南师范大学邮箱：me@xuefeng.space

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数据配置实例

启动jBrowse

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2. BEYONDGBrowse安装与配置

前端插件

后端服务套件

前置依赖

安装

参数配置

3. BEYONDGBrowse使用向导

数据准备

文件预处理

导入数据库

启动后端服务

开始使用

自定义

快速定位

在线注释

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前提条件

依赖安装

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启动jBrowse

参考文档

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前端插件

后端服务套件

前置依赖

安装

参数配置

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数据准备

文件预处理

导入数据库

启动后端服务

开始使用

自定义

快速定位

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