Transcription factor binding site clusters identify target genes with similar tissue-wide expression and buffer against mutations
Notice bibliographique
Résumé
<ns4:p> <ns4:bold>Background:</ns4:bold> The distribution and composition of <ns4:italic>cis</ns4:italic> -regulatory modules composed of transcription factor (TF) binding site (TFBS) clusters in promoters substantially determine gene expression patterns and TF targets. TF knockdown experiments have revealed that TF binding profiles and gene expression levels are correlated. We use TFBS features within accessible promoter intervals to predict genes with similar tissue-wide expression patterns and TF targets using Machine Learning (ML). </ns4:p> <ns4:p> <ns4:bold>Methods:</ns4:bold> Bray-Curtis Similarity was used to identify genes with correlated expression patterns across 53 tissues. TF targets from knockdown experiments were also analyzed by this approach to set up the ML framework. TFBSs were selected within DNase I-accessible intervals of corresponding promoter sequences using information theory-based position weight matrices (iPWMs) for each TF. Features from information-dense clusters of TFBSs were input to ML classifiers which predict these gene targets along with their accuracy, specificity and sensitivity. Mutations in TFBSs were analyzed <ns4:italic>in silico</ns4:italic> to examine their impact on TFBS clustering and predict changes in gene regulation. </ns4:p> <ns4:p> <ns4:bold>Results:</ns4:bold> The glucocorticoid receptor gene ( <ns4:italic>NR3C1</ns4:italic> ), whose regulation has been extensively studied, was selected to test this approach. <ns4:italic>SLC25A32</ns4:italic> and <ns4:italic>TANK</ns4:italic> exhibited the most similar expression patterns to <ns4:italic>NR3C1</ns4:italic> . A Decision Tree classifier exhibited the best performance in detecting such genes, based on Area Under the Receiver Operating Characteristic curve (ROC). TF target gene prediction was confirmed using siRNA knockdown, which was more accurate than CRISPR/CAS9 inactivation. TFBS mutation analyses revealed that accurate target gene prediction required at least 1 information-dense TFBS cluster. </ns4:p> <ns4:p> <ns4:bold>Conclusions</ns4:bold> : ML based on TFBS information density, organization, and chromatin accessibility accurately identifies gene targets with comparable tissue-wide expression patterns. Multiple information-dense TFBS clusters in promoters appear to protect promoters from effects of deleterious binding site mutations in a single TFBS that would otherwise alter regulation of these genes. </ns4:p>
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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 | 0,001 |
| 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 ».