Machine learning in computational biology: models of alternative splicing
Notice bibliographique
Résumé
Alternative splicing, the process by which a single gene may code for similar but different proteins, is an important process in biology, linked to development, cellular differentiation, genetic diseases, and more. Genome-wide analysis of alternative splicing patterns and regulation has been recently made possible due to new high throughput techniques for monitoring gene expression and genomic sequencing. This thesis introduces two algorithms for alternative splicing analysis based on large microarray and genomic sequence data. The algorithms, based on generative probabilistic models that capture structure and patterns in the data, are used to study global properties of alternative splicing.\nIn the first part of the thesis, a microarray platform for monitoring alternative splicing is introduced. A spatial noise removal algorithm that removes artifacts and improves data fidelity is presented. The GenASAP algorithm (generative model for alternative splicing array platform) models the non-linear process in which targeted molecules bind to a microarray’s probes and is used to predict patterns of alternative splicing. Two versions of GenASAP have been developed. The first uses variational approximation to infer the relative amounts of the targeted molecules, while the second incorporates a more accurate noise and generative model and utilizes Markov chain Monte Carlo (MCMC) sampling.\nGenASAP, the first method to provide quantitative predictions of alternative splicing patterns on large scale data sets, is shown to generate useful and precise predictions based on independent RT-PCR validation (a slow but more accurate approach to measuring cellular expression patterns).\nIn the second part of the thesis, the results obtained by GenASAP are analysed to\nreveal jointly regulated genes. The sequences of the genes are examined for potential regulatory factors binding sites using a new motif finding algorithm designed for this purpose. The motif finding algorithm, called GenBITES (generative model for binding sites) uses a fully Bayesian generative model for sequences, and the MCMC approach used for inference in the model includes moves that can efficiently create or delete motifs, and extend or contract the width of existing motifs.\nGenBITES has been applied to several synthetic and real data sets, and is shown\nto be highly competitive at a task for which many algorithms already exist. Although\ndeveloped to analyze alternative splicing data, GenBITES outperforms most reported\nresults on a benchmark data set based on transcription data.
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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 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,004 |
| 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 ».