Part 3 の練習問題解答

ペプチド鎖の全質量を求める

まず、PeptideChain.py という名のモジュールファイルを示します： 
import string

# 一文字記号から三文字記号への変換表
residue_name = {'a': 'ala', 'r': 'arg', 'n': 'asn', 'd': 'asp', 'c': 'cys',
		'q': 'gln', 'e': 'glu', 'g': 'gly', 'h': 'his', 'i': 'ile',
		'l': 'leu', 'k': 'lys', 'm': 'met', 'f': 'phe', 'p': 'pro',
		's': 'ser', 't': 'thr', 'w': 'trp', 'y': 'tyr', 'v': 'val'}

# アミノ酸残基の質量表
residue_mass = {'ala': 71.0790184654,
		'arg': 157.196106437,
		'asn': 114.104059219,
		'asp': 114.080688839,
		'cys': 103.143406585,
		'gln': 128.131048075,
		'glu': 128.107677695,
		'gly': 57.0520296093,
		'his': 137.141527428,
		'ile': 113.159985034,
		'leu': 113.159985034,
		'lys': 129.182660137,
		'met': 131.197384297,
		'phe': 147.17714379,
		'pro': 97.1170442246,
		'ser': 87.0783231891,
		'thr': 101.105312045,
		'trp': 186.213916723,
		'tyr': 163.176448514,
		'val': 99.1329961777}

# ペプチド鎖末端の質量
terminus_mass = 18.0152566767

# 計算を実行する関数
def totalMass(peptide_chain):
    mass = terminus_mass
    for residue in peptide_chain:
	residue = string.lower(residue)
	if len(residue) == 1:
	    residue = residue_name[residue]
	mass = mass + residue_mass[residue]
    return mass
アミノ酸残基の情報を格納するのに辞書を二つ使っていることに注意しましょう。

次に、このモジュールを使った簡単な応用を示します： 

from PeptideChain import totalMass

print totalMass('AEG')
print totalMass(['ala', 'arg', 'gly', 'his'])

行列の読み込みと書き出し

MatrixIO.py モジュール： 
from Scientific.IO.TextFile import TextFile
import string
import Numeric

def readMatrix(filename):
    rows = []
    for line in TextFile(filename):
        columns = []
        for number in string.split(line):
            columns.append(string.atof(number))
	rows.append(columns)
    return Numeric.array(rows)

def writeMatrix(a, filename):
    file = TextFile(filename, 'w')
    for line in a:
	for number in line:
	    file.write(`number` + ' ')
	file.write('\n')
    file.close()

一番目の関数では、リストの全要素に string.atof 関数を適用しています。 これは頻繁に用いる操作なので、特別な短縮法が導入されています：map(function, sequence) 関数は、列の各要素に関数を適用して、結果のリストを返します。 これにより、 

        columns = []
        for number in string.split(line):
            columns.append(string.atof(number))
という複数行を、columns = map(string.atof, string.split(line)) の一行で置き換えることができます。

データ処理

まず、テスト用データを生成します： 

import MatrixIO
import Numeric

for i in range(1, 51):
    time = Numeric.arrayrange(10.)
    values = 4.*Numeric.ones(10)
    parameters = (i, -3.5)
    data = Numeric.zeros((11, 2), Numeric.Float)
    data[0] = parameters
    data[1:, 0] = time
    data[1:, 1] = values
    MatrixIO.writeMatrix(data, "data"+`i`)
出力の前に、全てを一つの大きな配列に代入するやり方に注意して下さい； これによって、前の練習問題で書いた行列の出力関数が使えます。 解析プログラムの結果は、定数の時系列で、その値は 1 から 50 までの整数の和の二倍、すなわち 50*51=2550 になるはずです。

そして、データファイルを "解析" するプログラムです。 

import MatrixIO
import Numeric
import Gnuplot

total = 0.

for i in range(1, 51):
    data = MatrixIO.readMatrix("data"+`i`)
    time = data[1:, 0]
    values = data[1:, 1]
    parameters = data[0]
    total = total + parameters[0]*Numeric.sqrt(values)

plot_data = Numeric.transpose(Numeric.array([time, total]))
Gnuplot.plot(plot_data)
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