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Enregistrement W4406801300 · doi:10.1093/brain/awaf025

Deep learning analyses of splicing variants identify the link of <i>PCP4</i> with amyotrophic lateral sclerosis

2025· article· en· W4406801300 sur OpenAlexafffund
Tang Xuelin, Yan Chen, Yongfei Ren, Wanli Yang, Wendi Yu, Yu Zhou, Jingyan Guo, Jiali Hu, Xi Chen, Yuqi Gu, Yi Dong, Hong Yang, Christine Sato, Ji He, Dongsheng Fan, Linya You, Lorne Zinman, Ekaterina Rogaeva, Yelin Chen, Ming Zhang

Notice bibliographique

RevueBrain · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueRNA Research and Splicing
Établissements canadiensHealth Sciences CentreSunnybrook Health Science CentreOccupational Cancer Research CentreUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesNational Natural Science Foundation of ChinaFundamental Research Funds for the Central UniversitiesMinistry of Science and Technology of the People's Republic of ChinaConsortium canadien en neurodégénérescence associée au vieillissementNatural Science Foundation of Shanghai
Mots-clésRNA splicingBiologyMinigeneGeneticsAlternative splicingGeneAmyotrophic lateral sclerosisComputational biologyRNAExonDiseaseMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a severe motor neuron disease, with most sporadic cases lacking clear genetic causes. Abnormal pre-mRNA splicing is a fundamental mechanism in neurodegenerative diseases. For example, TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) loss of function causes widespread RNA mis-splicing events in ALS. Additionally, splicing mutations are major contributors to neurological disorders. However, the role of intronic variants driving RNA mis-splicing in ALS remains poorly understood. To address this, we developed Spliformer to predict RNA splicing. Spliformer is a transformer-based deep learning model trained and tested on splicing events from the GENCODE database, in addition to RNA-sequencing data from blood and CNS tissues. We benchmarked Spliformer against SpliceAI and Pangolin using testing datasets and paired whole-genome sequencing with RNA-sequencing data. We also developed the Spliformer-motif model to identify splicing regulatory motifs. We analysed the Clinvar dataset to identify the link of splicing variants with disease pathogenicity. Additionally, we analysed whole-genome sequencing data of ALS patients and controls to identify common intronic splicing variants linked to ALS risk or disease phenotypes. We also profiled rare intronic splicing variants in ALS patients to identify known or novel ALS-associated genes. Minigene assays were used to validate candidate splicing variants. Finally, we measured spine density in neurons with a specific gene knockdown or those expressing a TDP-43 disease-causing mutant. Spliformer accurately predicts the possibilities of a nucleotide within a pre-mRNA sequence being a splice donor, acceptor or neither. Spliformer outperformed SpliceAI and Pangolin in both speed and accuracy in tested splicing events and/or paired whole-genome sequencing/RNA-sequencing data. Spliformer-motif successfully identified canonical and novel splicing regulatory motifs. In the Clinvar dataset, splicing variants are highly related to disease pathogenicity. Genome-wide analyses of common intronic splicing variants nominated one variant linked to ALS progression. Deep learning analyses of whole-genome sequencing data from 1370 ALS patients revealed rare splicing variants in reported ALS genes (such as PTPRN2 and CFAP410, validated through minigene assays and RNA sequencing) and TDP-43 loss-of-function-related RNA mis-splicing genes (such as PTPRD). Further genetic analysis and minigene assays nominated PCP4 and TMEM63A as ALS-associated genes. Functional assays demonstrated that PCP4 is crucial for maintaining spine density and can rescue spine loss in neurons expressing a disease-causing TDP-43 mutant. In summary, we developed Spliformer and Spliformer-motif, which accurately predict and interpret pre-mRNA splicing. Our findings highlight an intronic genetic mechanism driving RNA mis-splicing in ALS and nominate PCP4 as an ALS-associated gene.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut 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: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,022
Tête enseignante GPT0,314
Écart entre enseignants0,291 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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
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

Citations8
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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