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github.com/ovachiever数据与数据库5648 次安装48 周前更新
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关于 bioservices

BioServices 是用于 Python 的生物信息学接口包,可访问约 40 种网络服务和数据库,并处理 REST 与 SOAP/WSDL。它适合整合多源生物数据,涵盖序列、通路、化合物、标识符映射及相互作用分析。

主要功能

  1. 01访问多种生物信息学服务
  2. 02检索蛋白质序列与注释
  3. 03查询代谢通路和基因本体
  4. 04跨数据库映射标识符
  5. 05运行序列比对并查询相互作用

适用场景

  1. 01整合蛋白质特征分析流程
  2. 02跨数据库转换生物标识符
  3. 03检索通路网络与化合物信息

安装

复制下面的命令,在终端中运行。

$npx skills add https://github.com/ovachiever/droid-tings --skill bioservices

安装后在 Claude Code 中输入/bioservices确认已加载。

包含的文件

除 SKILL.md 外,安装时一起下载的参考资料和脚本。

references/
identifier_mapping.md
services_reference.md
workflow_patterns.md
scripts/
batch_id_converter.py
compound_cross_reference.py
pathway_analysis.py
protein_analysis_workflow.py

详细介绍

BioServices

概述

BioServices 是一个 Python 包,可通过编程方式访问约 40 种生物信息学 Web 服务和数据库。在 Python 工作流中检索生物数据、执行跨数据库查询、映射标识符、分析序列并整合多种生物资源。该包可透明处理 REST 和 SOAP/WSDL 协议。

何时使用此技能

在以下情形中应使用此技能:

  • 从 UniProt、PDB、Pfam 检索蛋白质序列、注释或结构
  • 通过 KEGG 或 Reactome 分析代谢通路和基因功能
  • 搜索化合物数据库(ChEBI、ChEMBL、PubChem)以获取化学信息
  • 转换不同生物数据库之间的标识符(KEGG↔UniProt、化合物 ID)
  • 运行序列相似性搜索(BLAST、MUSCLE 比对)
  • 查询基因本体术语(QuickGO、GO 注释)
  • 访问蛋白质-蛋白质相互作用数据(PSICQUIC、IntactComplex)
  • 挖掘基因组数据(BioMart、ArrayExpress、ENA)
  • 在单个工作流中整合多个生物信息学资源的数据

核心功能

1. 蛋白质分析

检索蛋白质信息、序列和功能注释:

from bioservices import UniProt

u = UniProt(verbose=False)

# Search for protein by name
results = u.search("ZAP70_HUMAN", frmt="tab", columns="id,genes,organism")

# Retrieve FASTA sequence
sequence = u.retrieve("P43403", "fasta")

# Map identifiers between databases
kegg_ids = u.mapping(fr="UniProtKB_AC-ID", to="KEGG", query="P43403")

主要方法:

  • search():使用灵活的搜索词查询 UniProt
  • retrieve():以多种格式(FASTA、XML、tab)获取蛋白质条目
  • mapping():转换不同数据库之间的标识符

参考:references/services_reference.md,了解完整的 UniProt API 详情。

2. 通路发现与分析

访问基因和生物体的 KEGG 通路信息:

from bioservices import KEGG

k = KEGG()
k.organism = "hsa"  # Set to human

# Search for organisms
k.lookfor_organism("droso")  # Find Drosophila species

# Find pathways by name
k.lookfor_pathway("B cell")  # Returns matching pathway IDs

# Get pathways containing specific genes
pathways = k.get_pathway_by_gene("7535", "hsa")  # ZAP70 gene

# Retrieve and parse pathway data
data = k.get("hsa04660")
parsed = k.parse(data)

# Extract pathway interactions
interactions = k.parse_kgml_pathway("hsa04660")
relations = interactions['relations']  # Protein-protein interactions

# Convert to Simple Interaction Format
sif_data = k.pathway2sif("hsa04660")

主要方法:

  • lookfor_organism()、lookfor_pathway():按名称搜索
  • get_pathway_by_gene():查找包含指定基因的通路
  • parse_kgml_pathway():提取结构化通路数据
  • pathway2sif():获取蛋白质相互作用网络

参考:references/workflow_patterns.md,了解完整的通路分析工作流。

3. 化合物数据库搜索

在多个数据库中搜索并交叉引用化合物:

from bioservices import KEGG, UniChem

k = KEGG()

# Search compounds by name
results = k.find("compound", "Geldanamycin")  # Returns cpd:C11222

# Get compound information with database links
compound_info = k.get("cpd:C11222")  # Includes ChEBI links

# Cross-reference KEGG → ChEMBL using UniChem
u = UniChem()
chembl_id = u.get_compound_id_from_kegg("C11222")  # Returns CHEMBL278315

常见工作流:

  1. 在 KEGG 中按名称搜索化合物
  2. 提取 KEGG 化合物 ID
  3. 使用 UniChem 进行 KEGG → ChEMBL 映射
  4. KEGG 条目中通常会提供 ChEBI ID

参考:references/identifier_mapping.md,了解完整的跨数据库映射指南。

4. 序列分析

运行 BLAST 搜索和序列比对:

from bioservices import NCBIblast

s = NCBIblast(verbose=False)

# Run BLASTP against UniProtKB
jobid = s.run(
    program="blastp",
    sequence=protein_sequence,
    stype="protein",
    database="uniprotkb",
    email="[email protected]"  # Required by NCBI
)

# Check job status and retrieve results
s.getStatus(jobid)
results = s.getResult(jobid, "out")

**注意:**BLAST 任务以异步方式运行。检索结果前请先检查状态。

5. 标识符映射

转换不同生物数据库之间的标识符:

from bioservices import UniProt, KEGG

# UniProt mapping (many database pairs supported)
u = UniProt()
results = u.mapping(
    fr="UniProtKB_AC-ID",  # Source database
    to="KEGG",              # Target database
    query="P43403"          # Identifier(s) to convert
)

# KEGG gene ID → UniProt
kegg_to_uniprot = u.mapping(fr="KEGG", to="UniProtKB_AC-ID", query="hsa:7535")

# For compounds, use UniChem
from bioservices import UniChem
u = UniChem()
chembl_from_kegg = u.get_compound_id_from_kegg("C11222")

支持的映射(UniProt):

  • UniProtKB ↔ KEGG
  • UniProtKB ↔ Ensembl
  • UniProtKB ↔ PDB
  • UniProtKB ↔ RefSeq
  • 以及更多(参见 references/identifier_mapping.md)
6. 基因本体查询

访问 GO 术语和注释:

from bioservices import QuickGO

g = QuickGO(verbose=False)

# Retrieve GO term information
term_info = g.Term("GO:0003824", frmt="obo")

# Search annotations
annotations = g.Annotation(protein="P43403", format="tsv")
7. 蛋白质-蛋白质相互作用

通过 PSICQUIC 查询相互作用数据库:

from bioservices import PSICQUIC

s = PSICQUIC(verbose=False)

# Query specific database (e.g., MINT)
interactions = s.query("mint", "ZAP70 AND species:9606")

# List available interaction databases
databases = s.activeDBs

**可用数据库:**MINT、IntAct、BioGRID、DIP 及其他 30 多个数据库。

多服务整合工作流

BioServices 擅长组合多种服务进行全面分析。常见的整合模式:

完整的蛋白质分析流程

执行完整的蛋白质表征工作流:

python scripts/protein_analysis_workflow.py ZAP70_HUMAN [email protected]

此脚本演示:

  1. 在 UniProt 中搜索蛋白质条目
  2. 检索 FASTA 序列
  3. 进行 BLAST 相似性搜索
  4. 发现 KEGG 通路
  5. 使用 PSICQUIC 映射相互作用
通路网络分析

分析某个生物体的所有通路:

python scripts/pathway_analysis.py hsa output_directory/

提取并分析:

  • 生物体的所有通路 ID
  • 每条通路中的蛋白质-蛋白质相互作用
  • 相互作用类型分布
  • 导出为 CSV/SIF 格式
跨数据库化合物搜索

跨数据库映射化合物标识符:

python scripts/compound_cross_reference.py Geldanamycin

检索:

  • KEGG 化合物 ID
  • ChEBI 标识符
  • ChEMBL 标识符
  • 基本化合物属性
批量标识符转换

一次转换多个标识符:

python scripts/batch_id_converter.py input_ids.txt --from UniProtKB_AC-ID --to KEGG

最佳实践

输出格式处理

不同服务会以各种格式返回数据:

  • XML:使用 BeautifulSoup 解析(适用于大多数 SOAP 服务)
  • 制表符分隔(TSV):使用 Pandas DataFrame 处理表格数据
  • 字典/JSON:直接使用 Python 处理
  • FASTA:集成 BioPython 进行序列分析
速率限制与详细程度

控制 API 请求行为:

from bioservices import KEGG

k = KEGG(verbose=False)  # Suppress HTTP request details
k.TIMEOUT = 30  # Adjust timeout for slow connections
错误处理

使用 try-except 块封装服务调用:

try:
    results = u.search("ambiguous_query")
    if results:
        # Process results
        pass
except Exception as e:
    print(f"Search failed: {e}")
生物体代码

使用标准的生物体缩写:

  • hsa:Homo sapiens(人类)
  • mmu:Mus musculus(小鼠)
  • dme:Drosophila melanogaster
  • sce:Saccharomyces cerevisiae(酵母)

列出所有生物体:k.list("organism") 或 k.organismIds

与其他工具集成

BioServices 可与以下工具良好配合:

  • BioPython:对检索到的 FASTA 数据进行序列分析
  • Pandas:表格数据处理
  • PyMOL:3D 结构可视化(检索 PDB ID)
  • NetworkX:分析通路交互网络
  • Galaxy:为工作流平台编写自定义工具包装器

资源

scripts/

演示完整工作流的可执行 Python 脚本:

  • protein_analysis_workflow.py:端到端蛋白质表征
  • pathway_analysis.py:KEGG 通路发现与网络提取
  • compound_cross_reference.py:多数据库化合物搜索
  • batch_id_converter.py:批量标识符映射工具

可直接运行这些脚本,也可根据具体用例进行调整。

references/

按需加载的详细文档:

  • services_reference.md:包含全部 40 多项服务及其方法的完整列表
  • workflow_patterns.md:详细的多步骤分析工作流
  • identifier_mapping.md:跨数据库 ID 转换完整指南

在使用特定服务或执行复杂集成任务时加载参考文档。

安装

uv pip install bioservices

依赖项会自动管理。已在 Python 3.9-3.12 上测试此软件包。

附加信息

如需详细的 API 文档和高级功能,请参阅:

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