Zephyrnet Logosu

Biyoinformatik aracı, sentetik DNA'yı doğru bir şekilde izler

Tarih:

Bilgisayar bilimcileri, PlasmidHawk ile biyoinformatiğin faydalarını gösteriyor

GÖRÜNTÜ

Kredi: Tommy LaVergne / Rice Üniversitesi

HOUSTON - (26 Şubat 2021) - Sentetik genetik kodun kökenini izlemek hiç bu kadar kolay olmamıştı, ancak biyoinformatik veya giderek artan şekilde derin öğrenme hesaplamalı yaklaşımlarla yapılabilir.

İkincisi aslanın dikkatini çekse de, Rice Üniversitesi Brown Mühendislik Fakültesi'nden bilgisayar bilimcisi Todd Treangen tarafından yapılan yeni araştırma, dizi hizalamanın ve pan-genom tabanlı yöntemlerin bu alandaki son derin öğrenme yaklaşımlarından daha iyi performans gösterip gösteremeyeceğine odaklanıyor.

"Bu, bir anlamda, derin öğrenme yaklaşımlarının son zamanlarda BLAST gibi geleneksel yaklaşımlardan daha iyi performans gösterdiği göz önüne alındığında, tahıla aykırı" dedi. "Bu çalışmayla amacım, bu önemli bilişimsel zorlukta daha fazla iyileştirme elde etmek için her iki alanın uzmanlığını nasıl birleştireceğime dair bir konuşma başlatmak."

Biyogüvenlik ve mikrobiyal adli tıp uygulamaları için hesaplamalı çözümler geliştirme konusunda uzmanlaşmış Treangen ve Rice'daki ekibi, ilgilenilen mühendislik ürünü plazmitlerin kaynağını belirlemeye yardımcı olmak için DNA dizilerini analiz eden bir biyoinformatik yaklaşımı olan PlasmidHawk'ı tanıttı.

"Dizi hizalamasına dayalı bir yaklaşımın, belirli bir kaynak laboratuvarı tahmini görevi için evrişimli sinir ağı (CNN) derin öğrenme yönteminden daha iyi performans gösterebileceğini gösteriyoruz" dedi.

Rice lisansüstü öğrencisi olan Treangen ve baş yazar Qi Wang liderliğindeki araştırmacılar, sonuçlarını açık erişimli bir makalede bildirdi. Doğa İletişim.

Açık kaynaklı yazılım burada mevcuttur: https: //gitlab.com /treangenlab /plazmidşahin.

Program, yalnızca potansiyel olarak zararlı tasarlanmış dizileri izlemek için değil, aynı zamanda fikri mülkiyeti korumak için de yararlı olabilir.

Treangen, "Amaç, dizilere katkıda bulunanların fikri mülkiyet haklarının korunmasına yardımcı olmak veya kötü bir şey olursa sentetik bir dizinin kökeninin izini sürmeye yardımcı olmaktır" dedi.

Treangen, bir dizinin başlangıç ​​laboratuvarını izlemek için tekrarlayan bir sinir ağı (RNN) derin öğrenme tekniğini açıklayan yeni bir yüksek profilli makaleye dikkat çekti. Bu yöntem, tek kaynak laboratuarını tahmin etmede% 70 doğruluk elde etti. "Önceki derin öğrenme yaklaşımına göre bu önemli ilerlemeye rağmen, PlasmidHawk her iki yöntemde de gelişmiş performans sunuyor" dedi.

Rice programı, genom veri kümelerinden bilinmeyen kod dizilerini doğrudan hizalar ve bunları sentetik biyoloji araştırma laboratuvarlarında ortak veya benzersiz olan pan-genomik bölgelerle eşleştirir.

Wang, "Menşe laboratuvarını tahmin etmek için, PlasmidHawk sınıflandırılmamış bir dizi ile plazmit pan-genomu arasındaki eşleşen bölgelere göre her laboratuvarı puanlar ve ardından bilinmeyen diziyi minimum puana sahip bir laboratuvara atar" dedi.

Araştırmacılar, derin öğrenme deneylerinden biriyle aynı veri setini kullanan yeni çalışmada, "bilinmeyen dizilerin biriktirme laboratuvarları" nın% 76 oranında başarılı bir şekilde tahmin edildiğini bildirdiler. Doğru laboratuarın% 85'inin ilk 10 aday arasında yer aldığını buldular.

Derin öğrenme yaklaşımlarından farklı olarak, PlasmidHawk'ın daha az ön işlem gerektirdiğini ve mevcut bir projeye yeni diziler eklerken yeniden eğitime ihtiyaç duymadığını söylediler. Ayrıca, önceki derin öğrenme yaklaşımlarının aksine, menşe laboratuvarı tahminleri için ayrıntılı bir açıklama sunarak da farklılık gösterir.

Rice'ta doktora sonrası araştırmacı olan ortak yazar Ryan Leo Elworth, "Amaç, hesaplama araç kutunuzu olabildiğince çok araçla doldurmak" dedi. "Nihayetinde, en iyi sonuçların makine öğrenimini, daha geleneksel hesaplama tekniklerini ve uğraşmakta olduğunuz belirli biyolojik sorunun derinlemesine anlaşılmasını birleştireceğine inanıyorum."

###

Rice lisansüstü öğrencileri Bryce Kille ve Tian Rui Liu, makalenin ortak yazarlarıdır. Treangen, bilgisayar bilimleri alanında yardımcı doçenttir.

Araştırma, Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü, Ulusal İstihbarat Direktörlüğü ve Ordu Araştırma Ofisi aracılığıyla Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklendi. Addgene, biriktirilen plazmitlerin DNA dizilerine erişim sağlamıştır.

Özeti http: // dx adresinde okuyun.DOI.org /101038 /s41467-021-21180-w.

Bu haber bültenine çevrimiçi olarak https: //haberler.pirinç.edu /2021 /02 /26 /biyoinformatik-araç-doğru-sentetik-DNA-takibi /

Rice News ve Medya İlişkilerini @RiceUNews üzerinden takip edin.

İlgili materyaller:

Mitokondriyal stres 'çağlar' astronotları: http: // haberler.pirinç.edu /2020 /12 /02 /mitokondriyal-stres-çağları-astronotlar /

Genom verisi seli, bakterileri teşhis etme çabalarını engelliyor: http: // news.pirinç.edu /2018 /10 /30 /flood-of-genom-veri-bakteri-id-bakteri-çabalarını-engelliyor /

Treangen Laboratuvarı: https: //Siteler.Google.com /görünüm/Treangen /Anasayfa

Pirinç Bilgisayar Bilimleri Bölümü: https: //csweb.pirinç.edu

George R. Brown Mühendislik Okulu: https: //mühendislik.pirinç.edu

İndirmek için resim:

https: //haber-ağı.pirinç.edu /haber/Dosyalar/2021 /02 /0221_PLASMİD-1a-WEB.jpg

BAŞLIK: Todd Treangen. (Kredi: Tommy LaVergne / Rice Üniversitesi)

Houston'da 300 dönümlük ormanlık bir kampüste bulunan Rice Üniversitesi, US News & World Report tarafından sürekli olarak ülkenin en iyi 20 üniversitesi arasında yer almaktadır. Rice, Mimarlık, İşletme, Devam Eden Çalışmalar, Mühendislik, Beşeri Bilimler, Müzik, Doğa Bilimleri ve Sosyal Bilimler alanlarında saygın okullara sahiptir ve Baker Kamu Politikası Enstitüsü'ne ev sahipliği yapmaktadır. 3,978 lisans ve 3,192 yüksek lisans öğrencisiyle, Rice'ın lisans öğrencisi / fakültesi oranı 6'ya 1'in biraz altında. Üniversitenin yatılı üniversite sistemi, birbirine sıkı sıkıya bağlı topluluklar ve ömür boyu sürecek arkadaşlıklar kuruyor; Princeton Review tarafından Rice'ın birçok ırk / sınıf etkileşimi için 1 numara ve yaşam kalitesi için 1 numara olmasının sadece bir nedeni. Rice ayrıca Kiplinger'in Kişisel Finansmanı tarafından özel üniversiteler arasında en iyi değer olarak derecelendirilmiştir.

Jeff Falk

713-348-6775

jfalk@rice.edu

Mike Williams

713-348-6728

mikewilliams@rice.edu

Medya İletişim
Mike Williams
mikewilliams@rice.edu

Orjinal kaynak

https: //haberler.pirinç.edu /2021 /02 /26 /biyoinformatik-araç-doğru-sentetik-DNA-takibi /

İlgili Dergi Makalesi

http://dx.DOI.org /101038 /s41467-021-21180-w

Kaynak: https://bioengineer.org/bioinformatics-tool-accurately-tracks-synthetic-dna/

spot_img

En Son İstihbarat

spot_img