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#include "muscle.h"
#include "msa.h"
static int Blosum62[23][23] =
{
// A B C D E F G H I K L M N P Q R S T V W X Y Z
+4, -2, +0, -2, -1, -2, +0, -2, -1, -1, -1, -1, -2, -1, -1, -1, +1, +0, +0, -3, -1, -2, -1, // A
-2, +6, -3, +6, +2, -3, -1, -1, -3, -1, -4, -3, +1, -1, +0, -2, +0, -1, -3, -4, -1, -3, +2, // B
+0, -3, +9, -3, -4, -2, -3, -3, -1, -3, -1, -1, -3, -3, -3, -3, -1, -1, -1, -2, -1, -2, -4, // C
-2, +6, -3, +6, +2, -3, -1, -1, -3, -1, -4, -3, +1, -1, +0, -2, +0, -1, -3, -4, -1, -3, +2, // D
-1, +2, -4, +2, +5, -3, -2, +0, -3, +1, -3, -2, +0, -1, +2, +0, +0, -1, -2, -3, -1, -2, +5, // E
-2, -3, -2, -3, -3, +6, -3, -1, +0, -3, +0, +0, -3, -4, -3, -3, -2, -2, -1, +1, -1, +3, -3, // F
+0, -1, -3, -1, -2, -3, +6, -2, -4, -2, -4, -3, +0, -2, -2, -2, +0, -2, -3, -2, -1, -3, -2, // G
-2, -1, -3, -1, +0, -1, -2, +8, -3, -1, -3, -2, +1, -2, +0, +0, -1, -2, -3, -2, -1, +2, +0, // H
-1, -3, -1, -3, -3, +0, -4, -3, +4, -3, +2, +1, -3, -3, -3, -3, -2, -1, +3, -3, -1, -1, -3, // I
-1, -1, -3, -1, +1, -3, -2, -1, -3, +5, -2, -1, +0, -1, +1, +2, +0, -1, -2, -3, -1, -2, +1, // K
-1, -4, -1, -4, -3, +0, -4, -3, +2, -2, +4, +2, -3, -3, -2, -2, -2, -1, +1, -2, -1, -1, -3, // L
-1, -3, -1, -3, -2, +0, -3, -2, +1, -1, +2, +5, -2, -2, +0, -1, -1, -1, +1, -1, -1, -1, -2, // M
-2, +1, -3, +1, +0, -3, +0, +1, -3, +0, -3, -2, +6, -2, +0, +0, +1, +0, -3, -4, -1, -2, +0, // N
-1, -1, -3, -1, -1, -4, -2, -2, -3, -1, -3, -2, -2, +7, -1, -2, -1, -1, -2, -4, -1, -3, -1, // P
-1, +0, -3, +0, +2, -3, -2, +0, -3, +1, -2, +0, +0, -1, +5, +1, +0, -1, -2, -2, -1, -1, +2, // Q
-1, -2, -3, -2, +0, -3, -2, +0, -3, +2, -2, -1, +0, -2, +1, +5, -1, -1, -3, -3, -1, -2, +0, // R
+1, +0, -1, +0, +0, -2, +0, -1, -2, +0, -2, -1, +1, -1, +0, -1, +4, +1, -2, -3, -1, -2, +0, // S
+0, -1, -1, -1, -1, -2, -2, -2, -1, -1, -1, -1, +0, -1, -1, -1, +1, +5, +0, -2, -1, -2, -1, // T
+0, -3, -1, -3, -2, -1, -3, -3, +3, -2, +1, +1, -3, -2, -2, -3, -2, +0, +4, -3, -1, -1, -2, // V
-3, -4, -2, -4, -3, +1, -2, -2, -3, -3, -2, -1, -4, -4, -2, -3, -3, -2, -3,+11, -1, +2, -3, // W
-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // X
-2, -3, -2, -3, -2, +3, -3, +2, -1, -2, -1, -1, -2, -3, -1, -2, -2, -2, -1, +2, -1, +7, -2, // Y
-1, +2, -4, +2, +5, -3, -2, +0, -3, +1, -3, -2, +0, -1, +2, +0, +0, -1, -2, -3, -1, -2, +5, // Z
};
static int toi_tab[26] =
{
0, // A
1, // B
2, // C
3, // D
4, // E
5, // F
6, // G
7, // H
8, // I
-1, // J
9, // K
10, // L
11, // M
12, // N
-1, // O
13, // P
14, // Q
15, // R
16, // S
17, // T
-1, // U
18, // V
19, // W
20, // X
21, // Y
22, // Z
};
static int toi(char c)
{
c = toupper(c);
return toi_tab[c - 'A'];
}
static int BlosumScore(char c1, char c2)
{
int i1 = toi(c1);
int i2 = toi(c2);
return Blosum62[i1][i2];
}
/***
Consider a column with 5 As and 3 Bs.
There are:
5x4 pairs of As.
3x2 pairs of Bs.
5x3x2 AB pairs
8x7 = 5x4 + 3x2 + 5x3x2 pairs of letters
***/
static double BlosumScoreCol(const MSA &a, unsigned uColIndex)
{
int iCounts[23];
memset(iCounts, 0, sizeof(iCounts));
const unsigned uSeqCount = a.GetSeqCount();
unsigned uCharCount = 0;
for (unsigned uSeqIndex = 0; uSeqIndex < uSeqCount; ++uSeqIndex)
{
char c = a.GetChar(uSeqIndex, uColIndex);
if (IsGapChar(c))
continue;
int iChar = toi(c);
++iCounts[iChar];
++uCharCount;
}
if (uCharCount < 2)
return -9;
int iTotalScore = 0;
for (int i1 = 0; i1 < 23; ++i1)
{
int iCounts1 = iCounts[i1];
iTotalScore += iCounts1*(iCounts1 - 1)*Blosum62[i1][i1];
for (int i2 = i1 + 1; i2 < 23; ++i2)
iTotalScore += iCounts[i2]*iCounts1*2*Blosum62[i1][i2];
}
int iPairCount = uCharCount*(uCharCount - 1);
return (double) iTotalScore / (double) iPairCount;
}
/***
Consider a column with 5 As and 3 Bs.
A residue of type Q scores:
5xAQ + 3xBQ
***/
static void AssignColorsCol(const MSA &a, unsigned uColIndex, int **Colors)
{
int iCounts[23];
memset(iCounts, 0, sizeof(iCounts));
const unsigned uSeqCount = a.GetSeqCount();
unsigned uCharCount = 0;
for (unsigned uSeqIndex = 0; uSeqIndex < uSeqCount; ++uSeqIndex)
{
char c = a.GetChar(uSeqIndex, uColIndex);
if (IsGapChar(c))
continue;
int iChar = toi(c);
++iCounts[iChar];
++uCharCount;
}
int iMostConservedType = -1;
int iMostConservedCount = -1;
for (unsigned i = 0; i < 23; ++i)
{
if (iCounts[i] > iMostConservedCount)
{
iMostConservedType = i;
iMostConservedCount = iCounts[i];
}
}
double dColScore = BlosumScoreCol(a, uColIndex);
int c;
if (dColScore >= 3.0)
c = 3;
//else if (dColScore >= 1.0)
// c = 2;
else if (dColScore >= 0.2)
c = 1;
else
c = 0;
int Color[23];
for (unsigned uLetter = 0; uLetter < 23; ++uLetter)
{
double dScore = Blosum62[uLetter][iMostConservedType];
if (dScore >= dColScore)
Color[uLetter] = c;
else
Color[uLetter] = 0;
}
for (unsigned uSeqIndex = 0; uSeqIndex < uSeqCount; ++uSeqIndex)
{
char c = a.GetChar(uSeqIndex, uColIndex);
if (IsGapChar(c))
{
Colors[uSeqIndex][uColIndex] = 0;
continue;
}
int iLetter = toi(c);
if (iLetter >= 0 && iLetter < 23)
Colors[uSeqIndex][uColIndex] = Color[iLetter];
else
Colors[uSeqIndex][uColIndex] = 0;
}
}
void AssignColors(const MSA &a, int **Colors)
{
const unsigned uColCount = a.GetColCount();
for (unsigned uColIndex = 0; uColIndex < uColCount; ++uColIndex)
AssignColorsCol(a, uColIndex, Colors);
}
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