Network-based prediction of protein interactions
Notice bibliographique
Résumé
As biological function emerges through interactions between a cell’s molecular constituents, understanding cellular mechanisms requires us to catalogue all physical interactions between proteins [1–4]. Despite spectacular advances in high-throughput mapping, the number of missing human protein-protein interactions (PPIs) continues to exceed the experimentally documented interactions [5, 6]. Computational tools that exploit structural, sequence or network topology information are increasingly used to fill in the gap, using the patterns of the already known interactome to predict undetected, yet biologically relevant interactions [7–9]. Such network-based link prediction tools rely on the Triadic Closure Principle (TCP) [10–12], stating that two proteins likely interact if they share multiple interaction partners. TCP is rooted in social network analysis, namely the observation that the more common friends two individuals have, the more likely that they know each other [13, 14]. Here, we offer direct empirical evidence across multiple datasets and organisms that, despite its dominant use in biological link prediction, TCP is not valid for most protein pairs. We show that this failure is fundamental - TCP violates both structural constraints and evolutionary processes. This understanding allows us to propose a link prediction principle, consistent with both structural and evo-lutionary arguments, that predicts yet uncovered protein interactions based on paths of length three (L3). A systematic computational cross-validation shows that the L3 principle significantly outperforms existing link prediction methods. To experimentally test the L3 predictions, we perform both large-scale high-throughput and pairwise tests, finding that the predicted links test positively at the same rate as previously known interactions, suggesting that most (if not all) predicted interactions are real. Combining L3 predictions with experimen-tal tests provided new interaction partners of FAM161A, a protein linked to retinitis pigmentosa, offering novel insights into the molecular mechanisms that lead to the disease. Because L3 is rooted in a fundamental biological principle, we expect it to have a broad applicability, enabling us to better understand the emergence of biological function under both healthy and pathological conditions. Summary We unveil a fundamental organizing principle of biological networks and demonstrate its predictive power for uncovering novel protein interactions.
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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 | 0,001 | 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 ».