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Enregistrement W3003647270 · doi:10.1186/s12859-019-3190-x

DeepECA: an end-to-end learning framework for protein contact prediction from a multiple sequence alignment

2020· article· en· W3003647270 sur OpenAlexfundno aff
Hiroyuki Fukuda, Kentaro Tomii

Notice bibliographique

RevueBMC Bioinformatics · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueProtein Structure and Dynamics
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesInstitute of GeneticsUniversity of TokyoJapan Agency for Medical Research and Development
Mots-clésEnd-to-end principleComputational biologySequence (biology)Computer scienceSequence alignmentMultiple sequence alignmentDNA microarrayArtificial intelligenceBiologyBioinformaticsPeptide sequenceGeneticsGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Recently developed methods of protein contact prediction, a crucially important step for protein structure prediction, depend heavily on deep neural networks (DNNs) and multiple sequence alignments (MSAs) of target proteins. Protein sequences are accumulating to an increasing degree such that abundant sequences to construct an MSA of a target protein are readily obtainable. Nevertheless, many cases present different ends of the number of sequences that can be included in an MSA used for contact prediction. The abundant sequences might degrade prediction results, but opportunities remain for a limited number of sequences to construct an MSA. To resolve these persistent issues, we strove to develop a novel framework using DNNs in an end-to-end manner for contact prediction. RESULTS: We developed neural network models to improve precision of both deep and shallow MSAs. Results show that higher prediction accuracy was achieved by assigning weights to sequences in a deep MSA. Moreover, for shallow MSAs, adding a few sequential features was useful to increase the prediction accuracy of long-range contacts in our model. Based on these models, we expanded our model to a multi-task model to achieve higher accuracy by incorporating predictions of secondary structures and solvent-accessible surface areas. Moreover, we demonstrated that ensemble averaging of our models can raise accuracy. Using past CASP target protein domains, we tested our models and demonstrated that our final model is superior to or equivalent to existing meta-predictors. CONCLUSIONS: The end-to-end learning framework we built can use information derived from either deep or shallow MSAs for contact prediction. Recently, an increasing number of protein sequences have become accessible, including metagenomic sequences, which might degrade contact prediction results. Under such circumstances, our model can provide a means to reduce noise automatically. According to results of tertiary structure prediction based on contacts and secondary structures predicted by our model, more accurate three-dimensional models of a target protein are obtainable than those from existing ECA methods, starting from its MSA. DeepECA is available from https://github.com/tomiilab/DeepECA.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,742
Score d'incertitude au seuil0,738

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,023
Tête enseignante GPT0,258
Écart entre enseignants0,235 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations41
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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