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Enregistrement W3033661123 · doi:10.1101/2020.06.03.078824

CAMAP: Artificial neural networks unveil the role of codon arrangement in modulating MHC-I peptides presentation

2020· preprint· en· W3033661123 sur OpenAlexafffund

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2020
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
Thématiquevaccines and immunoinformatics approaches
Établissements canadiensUniversité de MontréalInstitute for Research in Immunology and Cancer
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health Research
Mots-clésMessenger RNAAmino acidArtificial neural networkPresentation (obstetrics)TranscriptomeCodon usage biasRepertoire

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract MHC-I associated peptides (MAPs) play a central role in the elimination of virus-infected and neoplastic cells by CD8 T cells. However, accurately predicting the MAP repertoire remains difficult, because only a fraction of the transcriptome generates MAPs. In this study, we investigated whether codon arrangement (usage and placement) regulates MAP biogenesis. We developed an artificial neural network called Codon Arrangement MAP Predictor (CAMAP), predicting MAP presentation solely from mRNA sequences flanking the MAP-coding codons (MCCs), while excluding the MCC per se . CAMAP predictions were significantly more accurate when using original codon sequences than shuffled codon sequences which reflect amino acid usage. Furthermore, predictions were independent of mRNA expression and MAP binding affinity to MHC-I molecules and applied to several cell types and species. Combining MAP ligand scores, transcript expression level and CAMAP scores was particularly useful to increaser MAP prediction accuracy. Using an in vitro assay, we showed that varying the synonymous codons in the regions flanking the MCCs (without changing the amino acid sequence) resulted in significant modulation of MAP presentation at the cell surface. Taken together, our results demonstrate the role of codon arrangement in the regulation of MAP presentation and support integration of both translational and post-translational events in predictive algorithms to ameliorate modeling of the immunopeptidome. Author summary MHC-I associated peptides (MAPs) are small fragments of intracellular proteins presented at the surface of cells and used by the immune system to detect and eliminate cancerous or virus-infected cells. While it is theoretically possible to predict which portions of the intracellular proteins will be naturally processed by the cells to ultimately reach the surface, current methodologies have prohibitively high false discovery rates. Here we introduce an artificial neural network called Codon Arrangement MAP Predictor (CAMAP) which integrates information from mRNA-to-protein translation to other factors regulating MAP biogenesis (e.g. MAP ligand score and transcript expression levels) to improve MAP prediction accuracy. While most MAP predictive approaches focus on MAP sequences per se, CAMAP’s novelty is to analyze the MAP-flanking mRNA sequences, thereby providing completely independent information for MAP prediction. We show on several datasets that the integration of CAMAP scores with other known factors involved in MAP presentation (i.e. MAP ligand score and mRNA expression) significantly improves MAP prediction accuracy, and further validate CAMAP learned features using an in-vitro assay. These findings may have major implications for the design of vaccines against cancers and viruses, and in times of pandemics could accelerate the identification of relevant MAPs of viral origins.

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)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,366
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
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 ouverte0,0000,001
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 Opus0,016
Tête enseignante GPT0,218
Écart entre enseignants0,202 · 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.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

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

En bref

Citations1
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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