蛋白质功能预测是后基因组时代生物信息学的核心问题之一.蛋白质功能标记数据库通常仅提供蛋白质具有某个功能(正样例)的信息,极少提供蛋白质不具有某个功能(负样例)的信息.当前的蛋白质功能预测方法通常仅利用蛋白质正样例,极少关注量...蛋白质功能预测是后基因组时代生物信息学的核心问题之一.蛋白质功能标记数据库通常仅提供蛋白质具有某个功能(正样例)的信息,极少提供蛋白质不具有某个功能(负样例)的信息.当前的蛋白质功能预测方法通常仅利用蛋白质正样例,极少关注量少但富含信息的蛋白质负样例.为此,提出一种基于正负样例的蛋白质功能预测方法(protein function prediction using positive and negative examples,ProPN).ProPN首先通过构造一个有向符号混合图描述已知的蛋白质与功能标记的正负关联信息、蛋白质之间的互作信息和功能标记间的关联关系,再通过符号混合图上的标签传播算法预测蛋白质功能.在酵母菌、老鼠和人类蛋白质数据集上的实验表明,ProPN不仅在预测已知部分功能标记蛋白质的负样例任务上优于现有算法,在预测功能标记完全未知蛋白质的功能任务上也获得了较其他相关方法更高的精度.展开更多
蛋白质是细胞生命活动中最重要和最多样的一种大分子物质.因此,研究蛋白质功能对于破解生命密码具有重要的意义.以往的研究表明蛋白质功能预测问题本质上是一个多标签分类问题,但庞大的功能标签数量使得各种多标签分类器在蛋白质功能预...蛋白质是细胞生命活动中最重要和最多样的一种大分子物质.因此,研究蛋白质功能对于破解生命密码具有重要的意义.以往的研究表明蛋白质功能预测问题本质上是一个多标签分类问题,但庞大的功能标签数量使得各种多标签分类器在蛋白质功能预测中的应用面临巨大挑战.针对蛋白质功能标签数量庞大且标签关联性较高的特点,提出了一种基于布尔矩阵分解的蛋白质功能预测框架(protein function prediction based on Boolean matrix decomposition, PFP-BMD).同时,针对目前布尔矩阵分解算法中精确分解和列利用条件难以同时满足的问题,提出一种基于标签簇的精确布尔矩阵分解算法,使其通过标签关联矩阵实现标签的层次扩展聚簇,并通过相关推论证明了该算法可实现最优的精确布尔矩阵分解.实验结果表明:提出的布尔矩阵分解算法在计算复杂度上具有较大优势,且应用了该算法的蛋白质功能预测框架可有效提升蛋白质功能预测的准确率,为各种多标签分类器在蛋白质功能预测中的高效应用奠定了基础.展开更多
蛋白质功能的准确预测有利于推进生物医学发展,高通量测序技术的快速发展加快了蛋白质序列的提取速度,从而产生了大量未注释的蛋白质,并且新测序序列缺乏结构等生物信息,针对该问题提出了基于序列和组合图卷积网络的蛋白质功能预测模型(...蛋白质功能的准确预测有利于推进生物医学发展,高通量测序技术的快速发展加快了蛋白质序列的提取速度,从而产生了大量未注释的蛋白质,并且新测序序列缺乏结构等生物信息,针对该问题提出了基于序列和组合图卷积网络的蛋白质功能预测模型(Protein Function Prediction using Sequences and Combined Graph Convolutional Networks, PFP-SCGCN).首先通过深度学习方法捕获蛋白质序列的多维特征信息,再通过多序列比对从蛋白质序列中提取进化耦合信息和氨基酸残基群落,然后利用进化耦合信息和氨基酸残基群落生成序列氨基酸之间两种不同连接程度的邻接矩阵,将这两种邻接矩阵与序列特征信息一起输入给组合图卷积网络进行信息融合,最后通过多个全连接层获得蛋白质功能类别信息.本文还通过分析PFP-SCGCN的特定网络层识别蛋白质功能位点,可帮助人们推测出新序列中的重要氨基酸.模型结果表明,PFP-SCGCN模型的功能预测准确率远高于对比方法,具有较好的鲁棒性,并且可以较准确的识别功能位点.展开更多
文摘蛋白质功能预测是后基因组时代生物信息学的核心问题之一.蛋白质功能标记数据库通常仅提供蛋白质具有某个功能(正样例)的信息,极少提供蛋白质不具有某个功能(负样例)的信息.当前的蛋白质功能预测方法通常仅利用蛋白质正样例,极少关注量少但富含信息的蛋白质负样例.为此,提出一种基于正负样例的蛋白质功能预测方法(protein function prediction using positive and negative examples,ProPN).ProPN首先通过构造一个有向符号混合图描述已知的蛋白质与功能标记的正负关联信息、蛋白质之间的互作信息和功能标记间的关联关系,再通过符号混合图上的标签传播算法预测蛋白质功能.在酵母菌、老鼠和人类蛋白质数据集上的实验表明,ProPN不仅在预测已知部分功能标记蛋白质的负样例任务上优于现有算法,在预测功能标记完全未知蛋白质的功能任务上也获得了较其他相关方法更高的精度.
文摘蛋白质是细胞生命活动中最重要和最多样的一种大分子物质.因此,研究蛋白质功能对于破解生命密码具有重要的意义.以往的研究表明蛋白质功能预测问题本质上是一个多标签分类问题,但庞大的功能标签数量使得各种多标签分类器在蛋白质功能预测中的应用面临巨大挑战.针对蛋白质功能标签数量庞大且标签关联性较高的特点,提出了一种基于布尔矩阵分解的蛋白质功能预测框架(protein function prediction based on Boolean matrix decomposition, PFP-BMD).同时,针对目前布尔矩阵分解算法中精确分解和列利用条件难以同时满足的问题,提出一种基于标签簇的精确布尔矩阵分解算法,使其通过标签关联矩阵实现标签的层次扩展聚簇,并通过相关推论证明了该算法可实现最优的精确布尔矩阵分解.实验结果表明:提出的布尔矩阵分解算法在计算复杂度上具有较大优势,且应用了该算法的蛋白质功能预测框架可有效提升蛋白质功能预测的准确率,为各种多标签分类器在蛋白质功能预测中的高效应用奠定了基础.
文摘蛋白质功能的准确预测有利于推进生物医学发展,高通量测序技术的快速发展加快了蛋白质序列的提取速度,从而产生了大量未注释的蛋白质,并且新测序序列缺乏结构等生物信息,针对该问题提出了基于序列和组合图卷积网络的蛋白质功能预测模型(Protein Function Prediction using Sequences and Combined Graph Convolutional Networks, PFP-SCGCN).首先通过深度学习方法捕获蛋白质序列的多维特征信息,再通过多序列比对从蛋白质序列中提取进化耦合信息和氨基酸残基群落,然后利用进化耦合信息和氨基酸残基群落生成序列氨基酸之间两种不同连接程度的邻接矩阵,将这两种邻接矩阵与序列特征信息一起输入给组合图卷积网络进行信息融合,最后通过多个全连接层获得蛋白质功能类别信息.本文还通过分析PFP-SCGCN的特定网络层识别蛋白质功能位点,可帮助人们推测出新序列中的重要氨基酸.模型结果表明,PFP-SCGCN模型的功能预测准确率远高于对比方法,具有较好的鲁棒性,并且可以较准确的识别功能位点.
文摘以马铃薯普通栽培种"甘农薯2号"块茎为材料,利用RNA提取试剂盒提取总RNA,通过RT-PCR技术和DNA序列测定分析,证实获得了马铃薯颗粒结合淀粉合成酶(GBSS I)基因的cDNA序列。该cDNA全长1824bp,包括607个氨基酸和1个终止密码子序列,且与原序列(accession number X58453)同源性为99.78%,但与其他科植物GBSS基因的同源性较低,注册该基因到GenBank中,注册号为EU403426。利用生物信息学相关软件分析预测GBSS I基因cDNA序列编码的蛋白质功能和结构,结果发现,该蛋白与其他15种植物GBSS蛋白一样,具有3个完全保守区域,并具许多重要功能位点,且与农杆菌淀粉合成酶具有相似三级结构模型,表明该蛋白具淀粉合成功能。
