HMMER的安装及使用

HMMER是一个软件包，提供了一类被称为轮廓隐马尔可夫模型（此处中文名为直译，英文原称为 profile hidden Markov models, profile HMMs 或 profiles）的工具，这些工具用于制作蛋白质和DNA序列域家族概率模型，以及可以使用这些工具来注释新的序列。不同于 Blast 等工具，HMMER 使用的是集成算法（ensemble algorithms），而不是最佳对齐 （optimal alignment）。进一步来说，HMMER 使用的是基于隐马尔可夫模型的一种算法。

轮廓隐马尔可夫模型的最初是通过计算密集型的算法来实现的，包括之前的 HMMER1（1995）和 HMMER2（1998）这两个版本，但最新的 HMMER3 版本通常比 BLASTP 或 FASTA 搜索的更快，即使它使用的模型比二者更复杂。HMMER 可用于进行灵敏的同源搜索、蛋白结构域的自动注释、深度多重比较数据集的管理等领域。此外 HMMER 3 不仅仅适用于多个比对，也适用于单序列比较。两两序列比较只是轮廓隐马尔可夫模型的一个特例。HMMER 可以使用 BLOSUM 替换矩阵来参数化仅从一个序列构建的序列谱隐马尔可夫模型。HMMER3 包含两个用于使用单个查询序列搜索蛋白质数据库的程序：phmmer 和 jackhmmer。研究人员相信 phmmer 在很多方面都优于 BLASTP，而 jackhmmer 在很多方面也优于 PSI-BLAST。

当然，任何方法都不可能是完美无缺的。HMMER 的算法没有考虑不同个体对象间的更高一级的相互作用，因此不适合应用于存在相互作用的模型分析（如：碱基和碱基之间的相互作用，会使一些 RNA 形成特殊结构，对于这些结构 RNA（此处为直译，英文原称：structural RNAs）的分析，HMMER 工具便不再适用了）。此外，HMMER 的算法也缺乏系统发育的相关模型，因此不适合用于进化树的构建。

这里记录Windows下HMMER软件中hmmsearch的使用。

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安装
Windows下访问 http://eddylab.org/software/hmmer3/3.0/hmmer-3.0-windows.zip
下载压缩包，解压缩后可使用cmd切换到HMMER软件所在目录运行。

切换工作目录运行HMMER

hmmsearch基本用法
1.登录https://pfam-legacy.xfam.org/，按照下图步骤搜索基因hmm模型；

pfam搜索基因hmm模型

2.下载hmm模型；

下载hmm模型

hmm模型

3.进行hmmsearch，这里可以将hmm模型文件和protein序列文件放在HMM软件所在文件夹中，运行hmmsearch p450.hmm GWHASIV00000000.Protein.fa > P450s_Tieguanyin_hmmsearch.out
简单解释下：hmmsearch：使用hmm模型搜索；p450.hmm：刚才下载的模型文件；GWHASIV00000000.Protein.fa：目标蛋白序列文件；P450s_Tieguanyin_hmmsearch.out为输出结果文件，可以自行命名，以.out结尾。

这里可能会出现报错：
Error: Unrecognized format, trying to open hmm file p450.hmm for reading.
这是因为版本升级了，从pfam下载的旧的HMMER程序不兼容新格式。解决办法也很简单：打开pfam下载的hmm文件，将第一行改为HMMER3/b [3.0 | March 2010]。再次运行即可。
4.运行结束后，即可得到输出文件。左边三列是全序列比对结果（按score从高到低排序），红框中的三列是hmm模型结构域最佳匹配结果（按score从高到低排序）。
这里主要以红色框中的搜索结果为准。e-value一般以10-6为阈值，筛选满足阈值的结果。

hmmsearch结果