# GMNTools

**Repository Path**: mselab_admin/GMNTools

## Basic Information

- **Project Name**: GMNTools
- **Description**: 一个基于python (v3.10.13)开发的用于通过基因组KEGG注释数据构建代谢网络的程序包。
- **Primary Language**: Python
- **License**: GPL-3.0
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2024-03-12
- **Last Updated**: 2026-09-30

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

## GMNTools简介

`GMNTools`是基于python (v3.10.13)开发的用于通过基因组KEGG注释数据构建代谢网络的程序包。基因组的KEGG注释结果可通过[KAAS](https://www.genome.jp/tools/kaas/)或[EggNOG-mapper](https://github.com/eggnogdb/eggnog-mapper)生成。

生化反应体现在通路上的上下游关系，通过[KEGG Module](https://www.kegg.jp/kegg/module.html)数据库中的信息搭建成生化反应网络（Reactional Network, RecNetwork）的基础框架来体现。基于Module数据库的基础框架，又称为RecNetwork的Scaffolds。对于不包含在Module数据库中的生化反应，根据该反应的底物和产物与Scaffolds中生化反应的底物和产物的关系，补进RecNetwork中以完成RecNetwork基础模型的构建。

基因组注释结果中的每个基因注释到的[KO](https://www.kegg.jp/kegg/ko.html)识别号，将被`GMNTools`映射到一群生化反应上（以R识别号为标记，例如[R00259](https://www.kegg.jp/dbget-bin/www_bget?rn:R00259)负责用于 L-谷氨酸的乙酰化。）。然后在RecNework基础模型上，删除该基因组未涉及的网络节点（即生化反应），即可生成基因组特异的生化反应网络。除了生化反应网络，`GMNTools`还可生成代谢反应物的转换网络。


## 依赖包

- python-igraph (v0.11.4)
- requests (v2.31.0)
- bioservices (v1.11.2)

## 数据库（KEGG）

GMNTools依托KEGG数据库，依赖数据（见`db`文件夹）包括：

1. `modules.json`包含481个modules的数据；
2. `reactions.json`包含12016个reactions的数据；
3. `compounds.json`包含19296个compounds的数据；
5. `RCs.json`包含3194个RC的数据。

数据的更新可通过`retrieve_kegg_data.py`完成，该脚本会在`db`中生成文件名包含`_new`的文件，完成下载后即可替换原`json`文件。


## 用法

1. 生成RecNetwork基础模型

   ```python
   python build_GMN_model.py
   ```

   计算结果见`model`文件夹，包括:
   
   - `GMN_RecNetwork.graph.graphml`: 网络结构文件
   - `GMN_RecNetwork.nodes.attributes.json`: 网络节点的属性数据
   - `GMN_RecNetwork.edges.attributes.json`: 网络边的属性数据
2. 生成基因组特异的RecNetwork

   ```python
   python build_GMN_genome.py -i ./test/genome.kaas.output -o genome.kaas
   ```

   计算结果见`test`文件夹，包括：

   - `genome.kaas.reaction.graphml`：基因组特异的RecNetwork网络结构文件
   - `genome.kaas.reaction.nodes.json`：基因组特异的RecNetwork网络节点的属性数据
   - `genome.kaas.reaction.edges.json`：基因组特异的RecNetwork网络边的属性数据

3. 生成基因组特异的代谢反应物网络模型

   ```R
   python build_GMN_genome.py -i ./test/genome.kaas.output -f compound
   ```

   计算结果见`test`文件夹，包括：

   - `genome.kaas.compound.graphml`：基因组特异的代谢反应物网络结构文件