Statistical discovery of site inter-dependencies in sub-molecular hierarchical protein structuring
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Much progress has been made in understanding the 3D structure of proteins using methods such as NMR and X-ray crystallography. The resulting 3D structures are extremely informative, but do not always reveal which sites and residues within the structure are of special importance. Recently, there are indications that multiple-residue, sub-domain structural relationships within the larger 3D consensus structure of a protein can be inferred from the analysis of the multiple sequence alignment data of a protein family. These intra-dependent clusters of associated sites are used to indicate hierarchical inter-residue relationships within the 3D structure. To reveal the patterns of associations among individual amino acids or sub-domain components within the structure, we apply a k-modes attribute (aligned site) clustering algorithm to the ubiquitin and transthyretin families in order to discover associations among groups of sites within the multiple sequence alignment. We then observe what these associations imply within the 3D structure of these two protein families. RESULTS: The k-modes site clustering algorithm we developed maximizes the intra-group interdependencies based on a normalized mutual information measure. The clusters formed correspond to sub-structural components or binding and interface locations. Applying this data-directed method to the ubiquitin and transthyretin protein family multiple sequence alignments as a test bed, we located numerous interesting associations of interdependent sites. These clusters were then arranged into cluster tree diagrams which revealed four structural sub-domains within the single domain structure of ubiquitin and a single large sub-domain within transthyretin associated with the interface among transthyretin monomers. In addition, several clusters of mutually interdependent sites were discovered for each protein family, each of which appear to play an important role in the molecular structure and/or function. CONCLUSIONS: Our results demonstrate that the method we present here using a k-modes site clustering algorithm based on interdependency evaluation among sites obtained from a sequence alignment of homologous proteins can provide significant insights into the complex, hierarchical inter-residue structural relationships within the 3D structure of a protein family.
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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 | 0,003 | 0,013 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,004 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».