shell实现碱基/氨基酸序列提取（sed,grep,awk三大利器走向天下）

假定存在file.fa文件，其序列如下所示：

现在有四个任务，分别如下所示：

任务一：提取包含“RBFOX1”字符的序列

第一步：sed -i '/>/i\@' file.fa

file.fa指的是包含所有序列的文件；这一步的意思是在以">"开头的字符串前一行加上"@",方便后续序列的识别和匹配;

修改后的文件效果如下所示：

第二步：sed -n '/RBFOX1 /,/^@/p' file.fa > RBFOX1.fa

匹配“RBFOX1”和"@"字符的行，并打印包含“RBFOX1”和"@"字符之间的行

效果如下：

第三步：sed -i '/^@/d' RBFOX1.fa

删掉包含"@"所在的行

以上是提取RBFOX1序列的工作。

从上面可以看出，提取出来的RBFOX1序列不止一条，但很多时候我们只需要其中最长的一条，由此，引申了任务二。

任务二：从多条“RBFOX1”序列中提取最长的一段序列

第一步：need1=`sed -n "/RBFOX1 /,/^@/p" file.fa | grep -En "@|>" | awk -F ":" 'NR==1{tmp=$1}NR>=0{print $1-tmp,$2;tmp=$1}'`

计算不同序列的长度，这里统计序列的行数(下图红色方框)，行数越多，表明序列越长；

效果如下：

第二步：need2=`echo "$need1" | awk 'BEGIN {max = 0} {if ($1+0 > max+0) max=$1} END {print max}'`

统计最长的序列；

结果如下：

第三步：need3=`echo "$need1" | grep -B 1 "^$need2" | head -1 | awk '{print $2}'`

输出最长序列的ID；

结果如下：

第四步：提取最长序列

sed -n  "/^$need3/,/^@/p" file.fa > RBFOX1.fa

sed -i '/^@/d' RBFOX1.fa

结果如下：

以上四步，即可完成从多条“RBFOX1”序列中提取最长序列的工作。

但在实际工作中，我们需要提取多个基因的序列，而非单个基因（比如只提取RBFOX1基因）的序列，由此引出任务三。

任务三：提取多个基因，且每条转录本的序列最长

首先，准备包含多个基因的文件genename,一个基因一行，其内容如下所示：

随后，输入如下命令：

while read line;do
need1=`sed -n "/${line} /,/^@/p" file.fa | grep -En "@|>" | awk -F ":" 'NR==1{tmp=$1}NR>=0{print $1-tmp,$2;tmp=$1}'`
need2=`echo "$need1" | awk 'BEGIN {max = 0} {if ($1+0 > max+0) max=$1} END {print max}'`
need3=`echo "$need1" | grep -B 1 "^$need2"  | head -1 | awk '{print $2}'`
sed -n  "/^$need3/,/^@/p" file.fa > ${line}.fa
sed -i '/^@/d' ${line}.fa
done < genename

以上命令即可一次性提取多个基因。

除了一次性提取多个基因外，我们还想一次性提取多个物种的多个基因，这个时候依旧可以使用循环命令完成工作。

任务四：提取多个物种、多个基因，且每条转录本的序列最长

假定有5个物种的序列存储在file.fa,file1.fa,file2.fa,file3.fa,file4.fa中，每一个fa文件代表一个物种。

此外，通过命令cat *.fa >> all.fa 生成 all.fa 文件,该文件包含5个物种的所有序列。

按照惯例，先在每个fa文件中加入"@",方便后续序列的识别和匹配，命令如下：

for j in *.fa; do
echo $j
sed -i '/>/i\@' $j 
done

准备好以上文件后，输入如下命令即可完成多物种多基因，且每条转录本的序列最长的提取工作：

while read line;do
       for i in file*.fa;do
                 need1=`sed -n "/${line} /,/^@/p" "$i" | grep -En "@|>" | awk -F ":" 'NR==1{tmp=$1}NR>=0{print $1-tmp,$2;tmp=$1} '`
                 need2=`echo "$need1" | awk 'BEGIN {max = 0} {if ($1+0 > max+0) max=$1} END {print max}'`
                 echo "$need1" | grep -B 1 "^$need2"  | head -1 | awk '{print $2}' >> ${line}name
       done

sed -i '/^\s*$/d' ${line}name

      while read line1;do
                 echo ${line1}
                 sed -n -e "/^${line1}/,/^@/p"  all.fa >>  ${line}.fa 
      done < ${line}name

sed -i '/^@/d' ${line}.fa

done < genename

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此推文感谢PCC同学的建议~

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