Predicting biological activity from biosynthetic gene clusters using neural networks
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Microorganisms like bacteria and fungi have been used for natural products that translate to drugs. However, assessing the bioactivity of extract from culture to identify novel natural molecules remains a strenuous process due to the cumbersome order of production, purification, and assaying. Thus, extensive genome mining of microbiomes is underway to identify biosynthetic gene clusters or BGCs that can be profiled as particular natural products, and computational methods have been developed to address this problem using machine learning. However, existing tools are ineffective due to a small training dataset, dependence on old genome mining tools, lack of relevant genomic descriptors, and prevalent class imbalance. This work presents a new tool, NPBdetect, that can detect multiple bioactivities and has been designed through rigorous experiments. Firstly, we composed a larger training set using MIBiG database and a test set through literature mining to build and assess the model respectively. Secondly, the latest antiSMASH genome mining tool was used to obtain BGC and introduced new sequence-based descriptors. Thirdly, neural networks are used to build the model by dealing with class imbalance issues through the class weighting technique. Finally, we compared the NPBdetect tool with an existing tool to show its efficacy and real-world utility in detecting several bioactivities with high confidence.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».