Genome-wide Nucleosome Positioning and Associated Features uncovered with Interpretable Deep Residual Networks
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Nucleosomes represent elementary building units of eukaryotic chromosomes and consist of DNA wrapped around a histone octamer flanked by linker DNA segments. Nucleosomes are central in epigenetic pathways and their genomic positioning is associated with regulation of gene expression, DNA replication, DNA methylation and DNA repair, among other functions. Building on prior discoveries, that DNA sequences noticeably affect nucleosome positioning, our objective is to identify nucleosome positions and related features across entire genome. Here we introduce an interpretable framework based on the concepts of deep residual networks (NuPose). Trained on high-coverage human experimental MNase-seq data, NuPose is able to learn sequence and structural patterns and their dependencies associated with nucleosome organization in human genome. NuPoSe can be used to identify nucleosomal regions, not covered by experiments, and be applied to unseen data from different organisms and cell types. Our findings point to 43 informative DNA sequence features, most of them constitute tri-nucleotides, di-nucleotides and one tetra-nucleotide. Most features are significantly associated with the structural characteristics, namely, periodicity of nucleosomal DNA and its location with respect to a histone octamer. Importantly, we show that linker DNA features contribute ∼10% to the quality of the prediction model, which together with comprehensive training sets, deep-learning architecture and feature selection may explain the advanced performance of NuPose of 80-89% accuracy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».