Scalable Rule-Based Modelling of Allosteric Proteins and Biochemical Networks
Notice bibliographique
Résumé
Much of the complexity of biochemical networks comes from the information-processing abilities of allosteric proteins, be they receptors, ion-channels, signalling molecules or transcription factors. An allosteric protein can be uniquely regulated by each combination of input molecules that it binds. This "regulatory complexity" causes a combinatorial increase in the number of parameters required to fit experimental data as the number of protein interactions increases. It therefore challenges the creation, updating, and re-use of biochemical models. Here, we propose a rule-based modelling framework that exploits the intrinsic modularity of protein structure to address regulatory complexity. Rather than treating proteins as "black boxes", we model their hierarchical structure and, as conformational changes, internal dynamics. By modelling the regulation of allosteric proteins through these conformational changes, we often decrease the number of parameters required to fit data, and so reduce over-fitting and improve the predictive power of a model. Our method is thermodynamically grounded, imposes detailed balance, and also includes molecular cross-talk and the background activity of enzymes. We use our Allosteric Network Compiler to examine how allostery can facilitate macromolecular assembly and how competitive ligands can change the observed cooperativity of an allosteric protein. We also develop a parsimonious model of G protein-coupled receptors that explains functional selectivity and can predict the rank order of potency of agonists acting through a receptor. Our methodology should provide a basis for scalable, modular and executable modelling of biochemical networks in systems and synthetic biology.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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 ».