Learning a peptide-protein binding affinity predictor with kernel ridge regression
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: The cellular function of a vast majority of proteins is performed through physical interactions with other biomolecules, which, most of the time, are other proteins. Peptides represent templates of choice for mimicking a secondary structure in order to modulate protein-protein interaction. They are thus an interesting class of therapeutics since they also display strong activity, high selectivity, low toxicity and few drug-drug interactions. Furthermore, predicting peptides that would bind to a specific MHC alleles would be of tremendous benefit to improve vaccine based therapy and possibly generate antibodies with greater affinity. Modern computational methods have the potential to accelerate and lower the cost of drug and vaccine discovery by selecting potential compounds for testing in silico prior to biological validation. RESULTS: We propose a specialized string kernel for small bio-molecules, peptides and pseudo-sequences of binding interfaces. The kernel incorporates physico-chemical properties of amino acids and elegantly generalizes eight kernels, comprised of the Oligo, the Weighted Degree, the Blended Spectrum, and the Radial Basis Function. We provide a low complexity dynamic programming algorithm for the exact computation of the kernel and a linear time algorithm for it's approximation. Combined with kernel ridge regression and SupCK, a novel binding pocket kernel, the proposed kernel yields biologically relevant and good prediction accuracy on the PepX database. For the first time, a machine learning predictor is capable of predicting the binding affinity of any peptide to any protein with reasonable accuracy. The method was also applied to both single-target and pan-specific Major Histocompatibility Complex class II benchmark datasets and three Quantitative Structure Affinity Model benchmark datasets. CONCLUSION: On all benchmarks, our method significantly (p-value ≤ 0.057) outperforms the current state-of-the-art methods at predicting peptide-protein binding affinities. The proposed approach is flexible and can be applied to predict any quantitative biological activity. Moreover, generating reliable peptide-protein binding affinities will also improve system biology modelling of interaction pathways. Lastly, the method should be of value to a large segment of the research community with the potential to accelerate the discovery of peptide-based drugs and facilitate vaccine development. The proposed kernel is freely available at http://graal.ift.ulaval.ca/downloads/gs-kernel/.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».