Projection of gene-protein networks to the functional space of the proteome and its application to analysis of organism complexity
Notice bibliographique
Résumé
UNLABELLED: We consider the problem of biological complexity via a projection of protein-coding genes of complex organisms onto the functional space of the proteome. The latter can be defined as a set of all functions committed by proteins of an organism. Alternative splicing (AS) allows an organism to generate diverse mature RNA transcripts from a single mRNA strand and thus it could be one of the key mechanisms of increasing of functional complexity of the organism's proteome and a driving force of biological evolution. Thus, the projection of transcription units (TU) and alternative splice-variant (SV) forms onto proteome functional space could generate new types of relational networks (e.g. SV-protein function networks, SFN) and lead to discoveries of novel evolutionarily conservative functional modules. Such types of networks might provide new reliable characteristics of organism complexity and a better understanding of the evolutionary integration and plasticity of interconnection of genome-transcriptome-proteome functions. RESULTS: We use the InterPro and UniProt databases to attribute descriptive features (keywords) to protein sequences. UniProt database includes a controlled and curated vocabulary of specific descriptors or keywords. The keywords have been assigned to a protein sequence via conserved domains or via similarity with annotated sequences. Then we consider the unique combinations of keywords as the protein functional labels (FL), which characterize the biological functions of the given protein and construct the contingency tables and graphs providing the projections of transcription units (TU) and alternative splice-variants (SV) onto all FL of the proteome of a given organism. We constructed SFNs for organisms with different evolutionary history and levels of complexity, and performed detailed statistical parameterization of the networks. CONCLUSIONS: The application of the algorithm to organisms with different evolutionary history and level of biological complexity (nematode, fruit fly, vertebrata) reveals that the parameters describing SFN correlate with the complexity of a given organism. Using statistical analysis of the links of the functional networks, we propose new features of evolution of protein function acquisition. We reveal a group of genes and corresponding functions, which could be attributed to an early conservative part of the cellular machinery essential for cell viability and survival. We identify and provide characteristics of functional switches in the polyform group of TUs in different organisms. Based on comparison of mouse and human SFNs, a role of alternative splicing as a necessary source of evolution towards more complex organisms is demonstrated. The entire set of FL across many organisms could be used as a draft of the catalogue of the functional space of the proteome world.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».