Structure-Based Protein Function Prediction using Graph Convolutional Networks
Notice bibliographique
Résumé
The large number of available sequences and the diversity of protein functions challenge current experimental and computational approaches to determining and predicting protein function. We present a deep learning Graph Convolutional Network (GCN) for predicting protein functions and concurrently identifying functionally important residues. This model is initially trained using experimentally determined structures from the Protein Data Bank (PDB) but has significant de-noising capability, with only a minor drop in performance observed when structure predictions are used. We take advantage of this denoising property to train the model on > 200,000 protein structures, including many homology-predicted structures, greatly expanding the reach and applications of the method. Our model learns general structure-function relationships by robustly predicting functions of proteins with ≤ 40% sequence identity to the training set. We show that our GCN architecture predicts functions more accurately than Convolutional Neural Networks trained on sequence data alone and previous competing methods. Using class activation mapping, we automatically identify structural regions at the residue-level that lead to each function prediction for every confidently predicted protein, advancing site-specific function prediction. We use our method to annotate PDB and SWISS-MODEL proteins, making several new confident function predictions spanning both fold and function classifications.
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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) | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| 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 ».