Manual: View mussa alignment section + minor fixes
[mussa.git] / doc / manual / mussagl_manual.rst
index 1f348e365687f8cadb4142ac00bf695eebc5d8e8..938eb0712b7e525a6b633c958dab524e63fb6818 100644 (file)
@@ -1,13 +1,13 @@
 ==============
 Mussagl Manual
 ==============
-------------------
-By Brandon W. King
-------------------
+---------------
+Brandon W. King
+---------------
 
-Last updated: May 15th, 2006
+Last updated: May 23th, 2006
 
-Updated to Mussagl build: 141 (Update to 193 in progress)
+Updated to Mussagl build: 141 (Update to 200 in progress)
 
 
 .. contents::
@@ -62,14 +62,15 @@ 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
 -------
 
 Mac OS X
 ~~~~~~~~
-Once you have downloaded the .dmg file, dubble click on it and follow
+Once you have downloaded the .dmg file, double click on it and follow
 the install instructions. 
 
 FIXME: Mention how to launch the program.
@@ -80,8 +81,8 @@ Windows XP
 Once you have downloaded the Mussagl installer, double click on the
 installer and follow the install instructions.
 
-To start mussagl, launch the program from Start > Programs > Mussagl >
-Mussgl.
+To start Mussagl, launch the program from Start > Programs > Mussagl >
+Mussagl.
 
 
 Linux
@@ -117,7 +118,7 @@ Launch Mussagl... It should look similar to the screen shot below.
 Create/Load Analysis
 ----------------------
 
-Currently there are three ways to load a mussa experiment.
+Currently there are three ways to load a Mussa experiment.
 
  1. `Create a new analysis`_
  2. `Load a mussa parameter file`_ (.mupa)
@@ -138,7 +139,7 @@ demo we will use the example sequences that come with Mussagl.
 
 Instructions:
 
- 1. **Give the experiement a name**, for this demo, we'll use
+ 1. **Give the experiment a name**, for this demo, we'll use
     'demo_w30_t20'. Mussa will create a folder with this name to store
     the analysis files in once it has been run.
 
@@ -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
@@ -183,7 +186,7 @@ If you prefer, you can define your Mussa analysis using the Mussa
 parameter file. See the `Parameter File Format`_ section for details
 on creating a .mupa file.
 
-Once you have a .mupa file created, load Mussgl and select the **File >
+Once you have a .mupa file created, load Mussagl and select the **File >
 Load Mussa Parameters** menu option. Select the .mupa file and click
 open. 
 
@@ -217,20 +220,167 @@ Main Window
 
 Overview
 ~~~~~~~~
-.. Screenshot with numbers showing features.
+.. Screen-shot 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 rabbit.
+
+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 sub-sequence and you
+may also choose any color for display of the annotation; 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
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-Zoom
-~~~~
+.. image:: images/dynamic_threshold.png
+   :alt: Dynamic Threshold
+   :align: center
 
-Sequence Info
-~~~~~~~~~~~~~
+You can dynamically change the threshold for how strong of match you
+consider the conservation to be with one of two options:
 
-Scroll Bar
-~~~~~~~~~~
-.. Moving sequence
+ 1. Number of base pair matches out of window size.
+ 2. Percent base pair conservation.
+
+See the Threshold_ section for more information.
+
+
+Sequence Information Bar
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+.. image:: images/seq_info_bar.png
+   :alt: Sequence Information Bar
+   :align: center
+
+The sequence information 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
@@ -239,18 +389,140 @@ 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. In the image below, I changed the color from white to blue to
+make it easier to see.
+
+.. image:: images/motif_dialog_start.png
+   :alt: Motif Dialog
+   :align: center
+
+Now lets make a motif **'AT[C or G]CT'**. Using the `IUPAC Nucleotide
+Code`_, type in **'ATSCT'** into the first box as shown below.
+
+.. image:: images/motif_dialog_enter_motif.png
+   :alt: Enter Motif
+   :align: center
+
+Now choose a color for your motif by clicking on the colored area to
+the left of the motif. In the image above, you would click on the blue
+square, but by default the squares will be white. Remember to choose a
+color that will show up well with a black bar as the background.
+
+.. image:: images/color_chooser.png
+   :alt: Color Chooser
+   :align: center
+
+Once you have selected the color for your motif, click on the 'set
+motifs' button. Notice that if Mussa finds matches to your motif will
+now show up in the main Mussagl window.
+
+Before Motif:
+
+.. image:: images/motif_dialog_bar_before.png
+   :alt: Sequence bar before motif
+   :align: center
+
+After Motif:
+
+.. image:: images/motif_dialog_bar_after.png
+   :alt: Sequence bar after motif
+   :align: center
+
+
+View Mussa Alignements
+----------------------
+
+Mussagl allows you to zoom in on Mussa alignments by selecting the set
+of alignment(s) of interest. To do this, move the mouse near the
+alignment you are interested in viewing and then **PRESS** and
+**HOLD** the **LEFT mouse button** and **drag the mouse** to the other
+side of the conservation track so that you see a bounding box
+overlaping the alienment(s) of interest and then **let go** of the
+*left mouse button*.
+
+In the example below, I started by left clicking on the area marked by
+a red dot (upper left corner of bounding box) and draging the mouse to
+the area marked by a blue dot (lower right corner of the bounding box)
+and letting go of the left mouse button.
+
+.. image:: images/select_sequence.png
+   :alt: Select Sequence
+   :align: center
+
+All of the lines which were not selected should be washed out as shown
+below:
+
+.. image:: images/washed_out.png
+   :alt: Tracks washed out
+   :align: center
+
+With a selection made, goto the **View** menu and select **View mussa alignment**.
+
+.. image:: images/view_mussa_alignment.png
+   :alt: View mussa alignment
+   :align: center
+
+You should see the alignment at the base-pair level as shown below.
+
+.. image:: images/mussa_alignment.png
+   :alt: Mussa alignment
+   :align: center
 
-Detailed Info
--------------
+
+
+
+Saving to an Image
+---------------------------------
+
+FIXME: Need to write this section
+
+
+Detailed Information
+--------------------
 
 Threshold
 ~~~~~~~~~
@@ -278,13 +550,13 @@ needs and input sequence.
 Sequences
 ~~~~~~~~~
 
-Mussa reads in sequences which are formated in the fasta_
+Mussa reads in sequences which are formatted in the fasta_
 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.
+previously run analyzes.
 
 FIXME: We have learned more about how much sequence and how many to
-put in mussagl, this information should be documented here.
+put in Mussagl, this information should be documented here.
 
 
 Mussa File Formats
@@ -299,7 +571,7 @@ Parameter File Format
 
 ::
 
-  # name of anaylsis directory and stem for associated files
+  # name of analysis directory and stem for associated files
   ANA_NAME <analysis_name>
   
   # if APPEND vars true, a _wXX and/or _tYY added to analysis name
@@ -326,7 +598,7 @@ Parameter File Format
   SEQUENCE <fasta_file_path>
   # ANNOTATION <annotation_file_path>
   
-  # analyses parameters: command line args -w -t will override these
+  # analyzes parameters: command line args -w -t will override these
   WINDOW <num>
   THRESHOLD <num>
 
@@ -339,7 +611,7 @@ Parameter File Format
    "APPEND_WIN", "true/false", "?", "?", "Appends _w## to ANA_NAME"
    "APPEND_THRES", "true or false", "?", "?", "Appends _t## to ANA_NAME"
    "SEQUENCE_NUM", "integer", "N/A", "true", "The number of sequences
-   to analyse" 
+   to analyze" 
    "SEQUENCE", "/fasta/filepath.fa", "N/A", "true", "Must define one
    sequence per SEQUENCE_NUM." 
    "ANNOTATION", "/annotation/filepath.txt", "N/A", "false", "Optional
@@ -356,7 +628,15 @@ 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** separated annotation. 
+
+New as of build 198:
+ * The annotation format now supports fasta sequences embedded 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:
 
@@ -367,6 +647,12 @@ 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:
@@ -377,10 +663,12 @@ 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
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -394,6 +682,37 @@ Example:
   GGCC 0.0 1 1
 
 
+
+IUPAC Nucleotide Code
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+For your convenience, 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
    ------------------
 
@@ -401,4 +720,5 @@ Example:
 .. _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