Comprehensive Multi-Genetic Code Table Utility Library in MoonBit

bioinformatics

genomics

genetic-code

translation

dna

rna

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Author

ziju-max

Version

0.1.0

License

Apache-2.0

Repository

github.com/ziju-max/moonbit-genetic-code

Last updated

18 days ago

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#moonbit-genetic-code

MoonBit 实现的遗传密码、核酸序列和编码区分析工具库。项目面向需要在不同遗传密码表下翻译、筛选和比较 DNA/RNA 序列的研究脚本与可复现分析流程。

#功能概览

内置 26 张 NCBI 遗传密码表，覆盖标准、细菌/古菌/质体、线粒体和纤毛虫等代码；支持密码子家族、表结构校验、重编码比较和注册表审计。
支持 DNA/RNA、IUPAC 简并碱基、反向互补、k-mer、GC/熵/质量画像、motif 搜索、滑动窗口、全局/局部比对和 CIGAR 摘要。
提供六框翻译、密码子级注释、批量翻译、CDS 校验与修复、CDS 质量摘要和六框 ORF 扫描。
提供 RSCU、CAI、ENC、GC3s、密码子使用熵、宿主偏好反向翻译、约束优化和限制性位点检查。
支持单密码子 SNV 枚举、转换/颠换分类、同义/错义/无义/终止丢失汇总，以及蛋白质组成与基础理化统计。
提供 FASTA 解析、规范化、诊断、定宽写出、JSON 报告和组合分析门面。

#包结构

包	作用
src/core	核苷酸、IUPAC 碱基、密码子、氨基酸和读码框基础类型
src/tables	NCBI 遗传密码表、元数据、校验、比较和密码子家族
src/sequence	序列画像、质量、k-mer、motif、区间和比对算法
src/translator	翻译引擎、六框翻译、IUPAC 解析、密码子注释和蛋白统计
src/cds / src/orf	CDS 诊断、修复、质量摘要和 ORF 后处理
src/bias / src/optimize	密码子偏好性、熵指标和确定性约束优化
src/mutation	SNV 枚举、变异后果和进化相关指标
src/io	FASTA、NCBI 表解析、格式化和 JSON 导出
src/analysis	将多个领域包组合成单记录/批量分析报告

#快速开始

需要 MoonBit stable 工具链。官方安装方式见 MoonBit CLI 文档。

moon update
moon check --deny-warn --target all
moon test --deny-warn --target all
moon run src/main

当前 CLI 示例输出：

moonbit-genetic-code CLI
registered_tables=26
table=1 name=The Standard Code
records=2 parse_issues=0
record=demo_cds length=9 protein=MR* cds_valid=true orfs=1 codons=3
record=partial length=6 protein=MR cds_valid=false orfs=0 codons=2

#库使用示例

let parsed = @io.parse_fasta(">cds\nATGCGTTAA\n")
let reports = @analysis.analyze_records(
  parsed.records,
  @analysis.AnalysisOptions::default(),
)
println(reports[0].translation.protein) // MR*

FASTA 解析会保留可恢复记录，同时通过 FastaIssue 报告缺少 header、重复标识符、空序列和非法字符。需要脚本消费时，可以使用 format_fasta_json 或 format_analysis_report_json。

#基准

基准输入固定、运行前有一次 warm-up，输出原始耗时和 checksum。运行：

moon run benchmarks --release --target native

一次本地记录（Windows、MoonBit 0.1.20260819）如下；耗时只用于本机回归比较：

case=translation_report input_bases=120000 iterations=20 elapsed_ms=662 checksum=1066660
case=six_frame_orf_scan input_bases=12000 iterations=10 elapsed_ms=58 checksum=13330
case=constrained_optimization input_bases=1800 iterations=20 elapsed_ms=38 checksum=36000

详细环境信息与方法见 benchmarks/README.md 和 benchmarks/results.md。

#验证与 CI

本地完整检查：

moon fmt --check
moon check --deny-warn --target all
moon info
moon test --deny-warn --target all
moon build --target native
moon run src/main
moon run benchmarks --release --target native

For package-level coverage diagnostics:

moon test --deny-warn --target native --enable-coverage
moon coverage report -p ziju-max/genetic_code/src/analysis -f summary
moon coverage analyze --package ziju-max/genetic_code/src/analysis

GitHub Actions 在 Ubuntu、macOS 和 Windows 上安装官方 stable 工具链，执行格式、全目标 check/test、接口生成差异检查；Ubuntu 额外执行 native build、CLI、覆盖率和 benchmark smoke test。

#数据来源与许可证

内置遗传密码表的 64 密码子布局和表号语义参考 NCBI 的 The Genetic Codes 及其公开的 gc.prt 表定义。本项目将表值和解析约定重新表达为 MoonBit 数据结构与 API，不捆绑 NCBI 软件运行时；使用时应以 NCBI 页面中的最新表版本和适用条款为准。

项目使用 Apache License 2.0。

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