MaxQuant¶

MaxQuant is a quantitative proteomics software package designed for analyzing large mass-spectrometric data sets. It is specifically aimed at high-resolution MS data. Several labeling techniques as well as label-free quantification are supported. MaxQuant is freely available and can be downloaded from this site. The download includes the search engine andromeda, which is integrated into MaxQuant as well as the viewer application for inspection of raw data and identification and quantification results. For statistical analysis of MaxQuant output, we offer the Perseus framework.

Documentation

MaxQuant 2.7.5¶

Προετοιμασία Περιβάλλοντος¶

Δεδομένου ότι το γραφικό περιβάλλον (GUI) του λογισμικού MaxQuant λειτουργεί αποκλειστικά σε περιβάλλον Windows, η εκτέλεσή του στη συστοιχία του Αριστοτέλη προϋποθέτει την υλοποίηση των εξής βημάτων:

Λήψη Λογισμικού: Εγκαθιστούμε σε υπολογιστή που φέρει λογισμικό Windows την τελευταία έκδοση του MaxQuant, η οποία βρίκεται εδώ.
Ρύθμιση Παραμέτρων: Αφού ανοίξουμε το πρόγραμμα, φορτώνουμε στην καρτέλα Raw data το αρχείο .raw και ορίζουμε απαραιτήτως ένα όνομα στη στήλη Experiment. Με τον ίδιο τρόπο, φορτώνουμε το αρχείο .fasta στην καρτέλα General parameters.
Εξαγωγή αρχείου ρυθμίσεων: Αποθηκεύουμε τις παραμέτρους ακολουθώντας το path File -> Save parameters. Μετά από αυτό, στο directory της εγκατάστασης του λογισμικού θα έχει παραχθεί αυτόματα ένα το αρχείο τύπου .xml (π.χ. mqpar.xml).

Περισσότερες λεπτομέρειες για τη δημιουργία του αρχείου .xml παρέχονται στον επίσημο οδηγό.

Παράδειγμα χρήσης¶

Στο $HOME μας στο login node, δημιουργούμε ένα νέο working directory. Αφού μεταβούμε σε αυτό μεταφέρουμε ή αντιγράφουμε εκεί τα απαραίτητα αρχεία εισόδου (έστω τα αρχεία human.fas και human.raw). Η εκτέλεση αυτών των βημάτων παρουσιάζεται στις επόμενες γραμμές εντολών:

Προετοιμασία working directory

mkdir -p ~/maxquant/example 
cd ~/maxquant/example
cp /mnt/apps/prebuilt/MaxQuant/v2.7.5.0/example/human.raw .
cp /mnt/apps/prebuilt/MaxQuant/v2.7.5.0/example/human.fasta .

Στη συνέχεια, μεταφέρουμε το αρχείο .xml από τον τοπικό μας υπολογιστή στην υποδομή, χρησιμοποιώντας την εντολή scp ως εξής:

Μεταφορά αρχείου ρυθμίσεων

scp  /path/to/file/ [username]@aristotle.it.auth.gr:path/to/destination/

Σε περίπτωση που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε διαφορετικά αρχεία εισόδου, μπορούμε να μεταφέρουμε τα δικά μας αρχεία στην υποδομή.
Σε περίπτωση που θέλουμε να συνδεθούμε μέσω του web portal, μπορούμε να βρούμε σχετικές οδηγίες εδώ.

Διορθώσεις στο αρχείο .xml

Πριν την εκτέλεση, είναι απαραίτητο να ανοίξουμε το αρχείο .xml με την χρήση ενός text editor και να πραγματοποιήσουμε τις εξής αλλαγές:

paths: εντοπισμός και αλλαγή των paths .fasta και .raw ώστε να αντιστοιχούν στα νέα paths (π.χ. /home/a/[username]/maxquant/example/...).
threads: εντοπισμός της μεταβλητής numThreads και αλλαγή της τιμή της σε 20.

Δημιουργούμε ή μεταφέρουμε στο working directory το script για την υποβολή της εργασίας, (έστω maxquant-case.sh) το οποίο θα εκτελεστεί στους κόμβους batch. O κώδικάς αυτού, παρουσιάζεται αναλυτικά παρακάτω:

SLURM submission script

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=MaxQuant-Job         
#SBATCH --partition=batch
#SBATCH --nodes=1                       
#SBATCH --ntasks=1       
#SBATCH --cpus-per-task=20
#SBATCH --time=10:00:00    
#SBATCH --output=%j.log

module load maxquant/2.7.5

sed -i "s/<numThreads>.*<\/numThreads>/<numThreads>$SLURM_CPUS_PER_TASK<\/numThreads>/g" mqpar.xml

/mnt/apps/prebuilt/MaxQuant/maxquant.sh mqpar.xml > analysis_log.txt 2>&1

Για τη βέλτιστη αξιοποίηση των πόρων και την αποφυγή καθυστερήσεων, η τιμή της παραμέτρου --cpus-per-task πρέπει να ταυτίζεται με την τιμή της παραμέτρου numThreads που είχαμε δηλώσει νωρίτερα.
Για απαιτητικές αναλύσεις (π.χ. αναλύσεις μεγάλων αρχείων FASTA), είναι απαραίτητος ο ορισμός επαρκούς μνήμης RAM μέσω της παραμέτρου --mem (π.χ. #SBATCH --mem=64G).

Η υποβολή της εργασίας γίνεται με την εντολή sbatch <filename.sh> ως εξής:

sbatch maxquant-case.sh

Με squeue παρακολουθούμε την εξέλιξη και την πρόοδο της εργασίας εφόσον έχει εκκινήσει. Μόλις ολοκληρωθεί επιτυχώς, ελέγχουμε το αρχείο καταγραφής (log file) που ορίσαμε στο script μας, δηλαδή το αρχείο με όνομα analysis_log.txt.

tail -f analysis_log.txt

Μετά την εκτέλεση των δοκιμών μας, προκύπτουν τα τελικά αποτελέσματα της ποσοτικοποίησης στον υποφάκελο combined/txt/.

Terminal

[username@aristotle5 example]$ ls
JOBID.log         analysis_log.txt  human        human.index  maxquant-case.sh
combined          human.fasta       human.raw    mqpar.xml