Conservation tracks + IUPAC Neucleotide Table
[mussa.git] / doc / manual / mussagl_manual.rst
index 1a5fb6a40737cdb9cacf18002c03388b8e4ee28b..3f46aaa3d29f572da0404c4023c6481d466285e6 100644 (file)
@@ -5,9 +5,9 @@ Mussagl Manual
 By Brandon W. King
 ------------------
 
-Last updated: March 23rd, 2006
+Last updated: May 18th, 2006
 
-Updated to Mussagl build: 141
+Updated to Mussagl build: 141 (Update to 200 in progress)
 
 
 .. contents::
@@ -62,7 +62,8 @@ Supported Platforms:
 Download
 --------
 
-Mussagl can be downloaded from http://mussa.caltech.edu/.
+Mussagl in binary form for OS X and Windows and/or source can be
+downloaded from http://mussa.caltech.edu/.
 
 Install
 -------
@@ -157,7 +158,9 @@ Instructions:
 Now click on the 'Browse' button next to the sequence input box and
 then select /examples/seq/human_mck_pro.fa file. Do the same in the
 next two sequence input boxes selecting mouse_mck_pro.fa and
-rabbit_mck_pro.fa as shown below.
+rabbit_mck_pro.fa as shown below. Note that you can create annotation
+files using the mussa `Annotation File Format` to add annotations to
+your sequence.
 
 .. image:: images/define_analysis_step2.png
    :alt: Choose sequences
@@ -212,36 +215,254 @@ click open.
    :align: center
 
 
+Main Window
+-----------
+
+Overview
+~~~~~~~~
+.. Screenshot with numbers showing features.
+
+.. image:: images/window_overview.png
+   :alt: Mussa Window
+   :align: center
+
+Legend:
+
+ 1. `DNA Sequence (Black bars)`_
+ 2. Annotation_
+
+ 3. Motif_
+
+ 4. `Conservation tracks`_
+
+ 5. `Motif Toggle`_
+
+ 6. `Zoom Factor`_ (Base pairs per pixel)
+
+ 7. `Dynamic Threshold`_
+
+ 8. `Sequence Information Bar`_
+
+ 9. `Sequence Scroll Bar`_
+
+
+DNA Sequence (black bars)
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+.. image:: images/sequence_bar.png
+   :alt: Sequence Bar
+   :align: center
+
+Each of the black bars represents one of the loaded sequences, in this
+case the sequence around the gene 'MCK' in human, mouse, and rabit.
+
+FIXME: Should I mention the repeats here?
+
+
+Annotation
+~~~~~~~~~~
+
+.. figure:: images/annotation.png
+   :alt: Annotation
+   :align: center
+   
+   Annotation shown in green on sequence bar.
+
+
+Annotations can be included on any of the sequences using the `Load a
+mussa parameter file`_ method of loading your sequences. You can
+define annotations by location or using an exact subsequence and you
+may also choose any color for display of the annoation; see the
+`Annotation File Format`_ section for details.
+
+Note: Currently there is no way to add annotations using the GUI (only
+via the .mupa file). We plan to add this feature in the future, but it
+likely will not make it into the first release.
+
+
+Motif
+~~~~~
+
+.. figure:: images/motif.png
+   :alt: Motif
+   :align: center
+
+   Motif shown in light blue on sequence bar.
+
+The only real difference between an annotation and motif in mussagl is
+that you can define motifs from within the GUI. See the `Motifs`_
+section for more information.
+
+
+Conservation tracks
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+.. figure:: images/conservation_tracks.png
+   :alt: Conservation Tracks
+   :align: center
+   
+   Conservations tracks shown as red and blue lines between sequence
+   bars.
+
+The **red lines** between the sequence bars represent conservation
+between the sequences and **blue lines** represent **reverse
+complement** conservation. The amount of sequence conservation shown
+will depend on the relatedness of your sequences and the `dynamic
+threshold` you are using. Sequences with lots of repeats will cause
+major slow downs in calculating the matches.
+
+
+Motif Toggle
+~~~~~~~~~~~~
+
+.. image:: images/motif_toggle.png
+   :alt: Motif Toggle
+   :align: center
+
+Toggles motifs on and off. This will not turn on and off annotations.
+
+Note: As of the current build (#200), this feature hasn't been
+implemented.
+
+
+Zoom Factor
+~~~~~~~~~~~
+
+.. image:: images/zoom_factor.png
+   :alt: Zoom Factor
+   :align: center
+
+The zoom factor represents the number of base pairs represented per
+pixel. When you zoom in far enough the sequence will switch from
+seeing a black bar, representing the sequence, to the actual sequence
+(well, ASCII representation of sequence).
+
+
+Dynamic Threshold
+~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+.. image:: images/dynamic_threshold.png
+   :alt: Dynamic Threshold
+   :align: center
+
+You can dynamically change the threshold for how strong of match you
+consider the conservation to be with one of two options:
+
+ 1. Number of base pair matchs out of window size.
+ 2. Percent base pair conservation.
+
+See the Threshold_ section for more infromation.
+
+
+Sequence Information Bar
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+.. image:: images/seq_info_bar.png
+   :alt: Sequence Information Bar
+   :align: center
+
+The sequence infomation bars can be found to the left and right sides
+of mussagl. Next to each sequence you will find the following
+information:
+
+ 1. Species (If it has been defined)
+ 2. Total Size of Sequence
+ 3. Current base pair position
+
+
+Sequence Scroll Bar
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+.. image:: images/scroll_bar.png
+   :alt: Sequence Scroll Bar
+   :align: center
+
+The scroll bar allows you to scroll through the sequence which is
+useful when you have zoomed in using the `zoom factor`_.
+
+
+Annotations / Motifs
+--------------------
+
+Annotations
+~~~~~~~~~~~
+
+Currently annotations can be added to a sequence using the mussa
+`annotation file format`_ and can be loaded by selecting the
+annotation file when defining a new analysis (see `Create a new
+analysis`_ section) or by defining a .mupa file pointing to your
+annotation file (see `Load a mussa parameter file`_ section).
+
+Motifs
+~~~~~~
+
+Load Motifs from File
+*********************
+
+It is possible to load motifs from a file which was saved from a
+previous run or by defining your own motif file. See the `Motif File
+Format`_ section for details.
+
+To load a motif file, select **Load Motif List** item from the
+**File** menu and select a motif list file.
+
+.. image:: images/load_motif.png
+   :alt: Load Motif List
+   :align: center
+
+
+Save Motifs to File
+*******************
+
+Note: Currently not implemented
+
+
+Motif Dialog
+************
+
+Mussa has the ability to find lab motifs using the `IUPAC Nucleotide
+Code`_ for defining a motif. To define a motif, select **View > Edit
+Motifs** menu item as shown below.
+
+.. image:: images/view_edit_motifs.png
+   :alt: "View > Edit Motifs" Menu
+   :align: center
+
+You will see a dialog box appear with a "set motifs" button and 10
+rows for defining motifs and the color that will be displayed on the
+sequence. By default all 10 motifs start off as with white as the color.
+
+.. image:: images/motif_dialog_start.png
+   :alt: Motif Dialog
+   :align: center
+
+
 Detailed Info
 -------------
 
 Threshold
 ~~~~~~~~~
 
-The threshold of an analysis is in minimum number of base pair
-matches must be meet to in order to be kept as a match. Note that you
-can vary the threshold from within Mussagl. For example, if you
-choose a `window size`_ of **30** and a **threshold** of **20** the mussa
-nway transitive algorithm will store all matches that are 20 out of 30
-bp matches or better and pass it on to Mussagl. Mussagl will
-then allow you to dynamically choose a threshold from 10 to 30 base
-pairs. A threshold of 30 bps would only show 30 out of 30 bp
-matches. A threshold of 20 bps would show all matches of 20 out of 30
-bps or better. Choosing a threshold below 20 in this case won't have
-an effect [*]_ because the mussa algorithm didn't report and matches below
-this threshold.
-
-.. [*] In the future, Mussagl will automatically detect the minimum
-   threshold which was used when defining an analysis and not allow
-   you to select a threshold below the minimum. See `ticket #52
-   <http://woldlab.caltech.edu/cgi-bin/mussa/ticket/52>`_ for more
-   info.
+The threshold of an analysis is in minimum number of base pair matches
+must be meet to in order to be kept as a match. Note that you can vary
+the threshold from within Mussagl. For example, if you choose a
+`window size`_ of **30** and a **threshold** of **20** the mussa nway
+transitive algorithm will store all matches that are 20 out of 30 bp
+matches or better and pass it on to Mussagl. Mussagl will then allow
+you to dynamically choose a threshold from 20 to 30 base pairs. A
+threshold of 30 bps would only show 30 out of 30 bp matches. A
+threshold of 20 bps would show all matches of 20 out of 30 bps or
+better. If you would like to see results for matches lower than 20 out
+of 30, you will need to rerun the analysis with a lower threshold.
 
 Window Size
 ~~~~~~~~~~~
 
-The typical sizes people tend to choose are between 20 and 30. Feel
-free to analysis with this setting depending on your needs.
+The typical sizes people tend to choose are between 20 and 30. You
+will likely need to experiment with this setting depending on your
+needs and input sequence.
 
 
 Sequences
@@ -252,6 +473,9 @@ format. Mussa may take a long time to run (>10 minutes) if the total
 bp length near 280Kb. Once mussa has run once, you can reload
 previously run analyses.
 
+FIXME: We have learned more about how much sequence and how many to
+put in mussagl, this information should be documented here.
+
 
 Mussa File Formats
 ------------------
@@ -322,7 +546,15 @@ Annotation File Format
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 The first line in the file is the sequence name. Each line there after
-is a **space** seperated annotation.
+is a **space** seperated annotation. 
+
+New as of build 198:
+ * The annotation format now supports fasta sequences embeded in the
+   annotation file as shown in the format example below. Mussagl will
+   take this sequence and look for an exact match of this sequence in
+   your sequences. If a match is found, it will label it with the name 
+   of from the fasta header.
 
 Format:
 
@@ -333,6 +565,12 @@ Format:
   <start> <stop> <annotation_name> <annotation_type>
   <start> <stop> <annotation_name> <annotation_type>
   <start> <stop> <annotation_name> <annotation_type>
+  >Fasta Header
+  ACTGACTGACGTACGTAGCTAGCTAGCTAGCACG
+  ACGTACGTACGTACGTAGCTGTCATACGCTAGCA
+  TGCGTAGAGGATCTCGGATGCTAGCGCTATCGAT
+  ACGTACGGCAGTACGCGGTCAGA
+  <start> <stop> <annotation_name> <annotation_type>
   ...
 
 Example:
@@ -343,10 +581,12 @@ Example:
   251 500 Glorp Glorptype
   751 1000 Glorp Glorptype
   1251 1500 Glorp Glorptype
+  >My favorite DNA sequence
+  GATTACA
   1751 2000 Glorp Glorptype
 
 
-.. _motif:
+.. _motif_file_format:
 
 Motif File Format
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -354,9 +594,43 @@ Motif File Format
 Format:
 
   <motif> <red> <green> <blue>
+  
+Example:
+
   GGCC 0.0 1 1
 
 
+
+IUPAC Nucleotide Code
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+For your convience, below is a table of the IUPAC Nucleotide Code.
+
+The following table is table 1 from "Nomenclature for Incompletely
+Specified Bases in Nucleic Acid Sequences" which can be found at
+http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/misc/naseq.html.
+
+======  =================  ===================================
+Symbol Meaning            Origin of designation
+======  =================  ===================================
+G      G                  Guanine
+A      A                  Adenine
+T      T                  Thymine
+C      C                  Cytosine
+R      G or A             puRine
+Y      T or C             pYrimidine
+M      A or C             aMino
+K      G or T             Keto
+S      G or C             Strong interaction (3 H bonds)
+W      A or T             Weak interaction (2 H bonds)
+H      A or C or T        not-G, H follows G in the alphabet
+B      G or T or C        not-A, B follows A
+V      G or C or A        not-T (not-U), V follows U
+D      G or A or T        not-C, D follows C
+N      G or A or T or C   aNy
+======  =================  ===================================
+
+
 .. Define links below
    ------------------
 
@@ -364,4 +638,5 @@ Format:
 .. _wiki: http://mussa.caltech.edu
 .. _build: http://woldlab.caltech.edu/cgi-bin/mussa/wiki/MussaglBuild
 .. _fasta: http://en.wikipedia.org/wiki/FASTA_format
+.. _wpDnaMotif: http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_motif