metaFun 워크플로우

metaFun 워크플로우#

metaFun은 다양한 분석 모듈로 구성된 메타게놈 분석 파이프라인입니다. 각 모듈은 특정 분석 기능을 수행하며, 서로 연결되어 전체 분석 파이프라인을 형성합니다.

분석 모듈 개요#

1. RAWREAD_QC#

  • 기능: 원시 시퀀싱 데이터의 품질 제어 및 호스트 리드 필터링

  • 주요 도구: FastQC, fastp, Bowtie2, MultiQC

  • KBDS 지원: ✅ 지원됨

2. ASSEMBLY_BINNING#

  • 기능: 메타게놈 어셈블리 및 메타게놈 어셈블 게놈(MAG) 생성

  • 주요 도구: MEGAHIT, MetaBAT2, SemiBin2, DAS Tool

  • KBDS 지원: ✅ 지원됨

3. BIN_ASSESSMENT#

  • 기능: 메타게놈 어셈블 게놈의 품질 평가 및 분류

  • 주요 도구: CheckM2, GTDB-Tk, GUNC

  • KBDS 지원: ✅ 지원됨

4. GENOME_SELECTOR#

  • 기능: 품질 기준에 따른 게놈 선택 및 필터링

  • 주요 도구: R 기반 분석 도구

  • KBDS 지원: ❌ 지원되지 않음 (로컬 환경에서 사용 권장)

5. COMPARATIVE_ANNOTATION#

  • 기능: 게놈 주석 및 비교 분석

  • 주요 도구: Prokka, PPanGGOLiN, KofamScan, VFDB, CARD, dbCAN, skani

  • KBDS 지원: ✅ 지원됨

6. INTERACTIVE_COMPARATIVE#

  • 기능: 비교 게놈 분석 결과의 대화형 시각화

  • 주요 도구: Shiny, R 패키지

  • KBDS 지원: ❌ 지원되지 않음 (실시간 분석모듈로 개인 환경에서 사용 권장)

7. WMS_TAXONOMY#

  • 기능: 전체 메타게놈 시퀀싱 데이터의 분류학적 프로파일링

  • 주요 도구: Kraken2, Bracken, Sylph

  • KBDS 지원: ✅ 지원됨

8. INTERACTIVE_TAXONOMY#

  • 기능: 분류학적 프로파일의 대화형 분석 및 시각화

  • 주요 도구: Shiny, phyloseq, R 패키지

  • KBDS 지원: ❌ 지원되지 않음 (실시간 분석모듈로 개인 환경에서 사용 권장)

9. WMS_FUNCTION#

  • 기능: 메타게놈의 기능적 프로파일링 및 경로 분석

  • 주요 도구: HUMAnN3, MetaPhlAn

  • KBDS 지원: ✅ 지원됨

10. WMS_STRAIN#

  • 기능: InStrain을 사용한 균주 수준 미세다양성 분석

  • 주요 도구: InStrain, Bowtie2, Prodigal, eggNOG-mapper

  • KBDS 지원: ✅ 지원됨

11. INTERACTIVE_STRAIN#

  • 기능: 균주 수준 다양성 결과의 대화형 분석 및 시각화

  • 주요 도구: Shiny, R 패키지

  • KBDS 지원: ❌ 지원되지 않음 (실시간 분석모듈로 개인 환경에서 사용 권장)

12. INTERACTIVE_NETWORK#

  • 기능: 미생물 공존 네트워크 분석 및 대화형 시각화

  • 주요 도구: Shiny, FastSpar, FlashWeave, igraph, brainGraph

  • KBDS 지원: ❌ 지원되지 않음 (실시간 분석모듈로 개인 환경에서 사용 권장)

13. DOWNLOAD_DB (독립 모듈)#

  • 기능: 분석에 필요한 데이터베이스 다운로드

  • 주요 데이터베이스: Kraken2, GTDB, HUMAnN3, UniRef90

  • KBDS 지원: ❌ 지원되지 않음 (KBDS에는 필요한 데이터베이스가 이미 설치됨)

KBDS 시스템에서의 워크플로우 실행#

KBDS 시스템에서는 실시간 분석 모듈 및 일부 모듈이 지원되지 않습니다. KBDS에서 지원되는 모듈은 다음과 같은 순서로 실행할 수 있습니다:

# 1. 품질 제어
metafun -module RAWREAD_QC -i /path/to/raw_reads

# 2. 어셈블리 및 빈닝
metafun -module ASSEMBLY_BINNING -i /path/to/filtered_reads

# 3. 빈 품질 평가
metafun -module BIN_ASSESSMENT -i /path/to/bins

# 4. 비교 주석
metafun -module COMPARATIVE_ANNOTATION -i /path/to/quality_bins -m metadata.csv --samplecol 1

# 5. 분류학적 프로파일링
metafun -module WMS_TAXONOMY -i /path/to/filtered_reads -m metadata.csv -c 1 -a 2

# 6. 기능적 프로파일링
metafun -module WMS_FUNCTION -i /path/to/filtered_reads -m metadata.csv -s 1 -a 2

대화형 분석 모듈#

대화형 분석 모듈(INTERACTIVE_COMPARATIVE 및 INTERACTIVE_TAXONOMY)은 KBDS 시스템에서 직접 실행할 수 없으며, 개인 환경에서 실행해야 합니다. 이러한 모듈은 KBDS에서 생성된 결과 파일을 로컬 환경으로 다운로드한 후 사용할 수 있습니다:

# 로컬 환경에서 대화형 분류 분석 실행
metafun -module INTERACTIVE_TAXONOMY -i /path/to/downloaded/wms_taxonomy_results

# 로컬 환경에서 대화형 비교 분석 실행
metafun -module INTERACTIVE_COMPARATIVE -i /path/to/downloaded/comparative_annotation_results

모듈 간 데이터 흐름#

아래는 metaFun 워크플로우의 데이터 흐름을 보여줍니다:

RAWREAD_QC → ASSEMBLY_BINNING → BIN_ASSESSMENT → GENOME_SELECTOR → COMPARATIVE_ANNOTATION → INTERACTIVE_COMPARATIVE
                              ↘                                   ↗
                 RAWREAD_QC → WMS_TAXONOMY → INTERACTIVE_TAXONOMY
                            ↘            ↘
                             WMS_STRAIN → INTERACTIVE_STRAIN
                            ↘
                             INTERACTIVE_NETWORK
                 RAWREAD_QC → WMS_FUNCTION

KBDS 시스템에서는 GENOME_SELECTOR, INTERACTIVE_COMPARATIVE, INTERACTIVE_TAXONOMY, INTERACTIVE_STRAIN, INTERACTIVE_NETWORK 모듈을 제외한 나머지 모듈을 순차적으로 실행할 수 있습니다.

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