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Enregistrement W2149205772 · doi:10.1186/1471-2105-12-328

Classifying short genomic fragments from novel lineages using composition and homology

2011· article· en· W2149205772 sur OpenAlexafffund
Donovan H. Parks, Norman Macdonald, Robert G. Beiko

Notice bibliographique

RevueBMC Bioinformatics · 2011
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueGenomics and Phylogenetic Studies
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaGenome AtlanticKillam TrustsCanada Research ChairsGovernment of CanadaGenome CanadaOntario GenomicsOntario Genomics Institute
Mots-clésMetagenomicsTaxonomic rankClassifier (UML)Naive Bayes classifierArtificial intelligenceBiologyComputer scienceRank (graph theory)GenomeComputational biologyHomology (biology)Bayes' theoremPattern recognition (psychology)Data miningMachine learningMathematicsGeneticsSupport vector machineBayesian probabilityGeneEcology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: The assignment of taxonomic attributions to DNA fragments recovered directly from the environment is a vital step in metagenomic data analysis. Assignments can be made using rank-specific classifiers, which assign reads to taxonomic labels from a predetermined level such as named species or strain, or rank-flexible classifiers, which choose an appropriate taxonomic rank for each sequence in a data set. The choice of rank typically depends on the optimal model for a given sequence and on the breadth of taxonomic groups seen in a set of close-to-optimal models. Homology-based (e.g., LCA) and composition-based (e.g., PhyloPythia, TACOA) rank-flexible classifiers have been proposed, but there is at present no hybrid approach that utilizes both homology and composition. RESULTS: We first develop a hybrid, rank-specific classifier based on BLAST and Naïve Bayes (NB) that has comparable accuracy and a faster running time than the current best approach, PhymmBL. By substituting LCA for BLAST or allowing the inclusion of suboptimal NB models, we obtain a rank-flexible classifier. This hybrid classifier outperforms established rank-flexible approaches on simulated metagenomic fragments of length 200 bp to 1000 bp and is able to assign taxonomic attributions to a subset of sequences with few misclassifications. We then demonstrate the performance of different classifiers on an enhanced biological phosphorous removal metagenome, illustrating the advantages of rank-flexible classifiers when representative genomes are absent from the set of reference genomes. Application to a glacier ice metagenome demonstrates that similar taxonomic profiles are obtained across a set of classifiers which are increasingly conservative in their classification. CONCLUSIONS: Our NB-based classification scheme is faster than the current best composition-based algorithm, Phymm, while providing equally accurate predictions. The rank-flexible variant of NB, which we term ε-NB, is complementary to LCA and can be combined with it to yield conservative prediction sets of very high confidence. The simple parameterization of LCA and ε-NB allows for tuning of the balance between more predictions and increased precision, allowing the user to account for the sensitivity of downstream analyses to misclassified or unclassified sequences.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0030,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,002

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.

Tête enseignante Opus0,068
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,188 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations73
Publié2011
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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