热休克蛋白(休克)在生物无处不在。热休克细胞生长和生存的重要组成部分;热休克的主要功能是控制蛋白质的折叠和展开过程。根据分子的功能和质量,热休克分为六个不同的家庭:HSP20(小热休克),HSP40 (J-proteins), HSP60, HSP70,一半,HSP100。本文改进的HSP预测方法提出了分离氨基酸组成(SAAC)二肽成分(直流),联合三特性(CTF), pseudoaverage化学位移(PseACS)被选来预测热休克与支持向量机(SVM)。为了克服不平衡数据分类问题,少数语法过采样技术(杀)被用来平衡数据集。总体精度与平衡的数据集是99.72%重叠测试通过使用优化的组合特性SAAC + DC +周大福+ PseACS, 4.81%高于不平衡数据集具有相同的组合功能。Sn, Sp、Acc和MCC HSP的家庭在我们的预测模型比现有的方法。这个方法可能有利于改善蛋白质功能预测。
热休克蛋白(休克)在生物无处不在。他们作为分子伴侣’通过促进和维持适当的蛋白质结构和功能
基准数据集是由冯et al。
序列的数量HSP的家庭。
| 数据集 | 家庭 | HSP样本数量 |
|---|---|---|
|
|
HSP20 | 357年 |
|
|
HSP40 | 1279年 |
|
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HSP60 | 163年 |
|
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HSP70 | 283年 |
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一半 | 58 |
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HSP100 | 85年 |
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整体 | 2225年 |
独立的数据集的组合数。
| 家庭 | HGNC数据集 | 水稻数据集 | |
|---|---|---|---|
| 王等。 | Sarkar et al。 | ||
| HSP20 | 11 | 14 | - - - - - - |
| HSP40 | 49 | - - - - - - | - - - - - - |
| HSP60 | 15 | 4 | - - - - - - |
| HSP70 | 17 | 7 | 24 |
| 一半 | 4 | 3 | - - - - - - |
| HSP100 | - - - - - - | 3 | - - - - - - |
| 总 | 96年 | 31日 | 24 |
预测模型过程如图
该方法的流程图。SAAC:拆分氨基酸组成;直流:二肽成分;清洁技术基金:联合三特性;PseACS: pseudoaverage化学位移;杀:句法少数过采样技术。
为了预测热休克,是很重要的选择一个分类器和一组合理的参数。本文将氨基酸组成(SAAC),二肽成分(DC) (
拆分氨基酸组成(SAAC)是一种基于AAC的特征提取方法。在SAAC,蛋白质序列分成不同的部分;然后,单独统计每一段的构成(
通过这种方法,我们可以得到<我nline-formula>
二肽组分(DC)是一个离散的方法利用序列的邻居信息(
联合三特性(CTF)表示被沈et al。
核磁共振(NMR)在研究蛋白质的结构中起着独特的作用,因为它提供了内部运动的动态信息的蛋白质在多个时间尺度(
为蛋白质<我nline-formula>
之后,我们选择<我nline-formula>
如表所示
支持向量机是一种机器学习算法,它是基于统计学习理论。支持向量机的基本思想是将输入数据转换为高维希尔伯特空间,然后确定可选分离超平面(
在统计预测,三交叉验证测试常用检查其有效性的预测在实际应用<我nline-formula>
为了调查预测模型的有效性,很多选择特征参数预测热休克(
个人特性与重叠测试的预测结果通过使用支持向量机对HSP的家庭。
| 特性 | HSP的家庭 | OA (%) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HSP20 | HSP40 | HSP60 | HSP70 | 一半 | HSP100 | |||
| 清洁技术基金 | Sn (%) | 74.86 | 90.92 | 54.72 | 67.27 | 53.85 | 67.9 | 80.92 |
| Sp (%) | 95.07 | 76.19 | 98.71 | 96.48 | 99.86 | 99.52 | ||
| 世纪挑战集团 | 0.7 | 0.68 | 0.63 | 0.66 | 0.69 | 0.75 | ||
| Acc (%) | 91.79 | 84.68 | 95.5 | 92.75 | 98.76 | 98.35 | ||
| SAAC | Sn (%) | 81.07 | 97.53 | 58.49 | 75.9 | 57.69 | 74.07 | 87.25 |
| Sp (%) | 97.7 | 81.06 | 99.36 | 98.26 | One hundred. | 99.48 | ||
| 世纪挑战集团 | 0.81 | 0.81 | 0.7 | 0.78 | 0.76 | 0.78 | ||
| Acc (%) | 95年 | 90.55 | 96.38 | 95.41 | 98.99 | 98.53 | ||
| 直流 | Sn (%) | 90.96 | 96.66 | 68.55 | 84.89 | 63.46 | 77.78 | 90.69 |
| Sp (%) | 96.66 | 90.69 | 99.11 | 98.16 | One hundred. | 99.86 | ||
| 世纪挑战集团 | 0.85 | 0.88 | 0.75 | 0.84 | 0.79 | 0.86 | ||
| Acc (%) | 95.73 | 94.13 | 96.88 | 96.47 | 99.13 | 99.04 | ||
| PseACS | Sn (%) | 92.37 | 95.46 | 75.47 | 87.41 | 67.31 | 83.95 | 91.38 |
| Sp (%) | 99.01 | 89.94 | 98.71 | 98.16 | 99.91 | 99.33 | ||
| 世纪挑战集团 | 0.92 | 0.86 | 0.77 | 0.86 | 0.79 | 0.83 | ||
| Acc (%) | 97.94 | 93.12 | 97.02 | 96.79 | 99.13 | 98.76 | ||
图
预测结果不同的结合特性。数字表示特点:1,2为周大福,SAAC PseACS 3, 4。
表
热休克的预测结果用的组合特征SAAC + DC +周大福+ PseACS没有击杀。
| 功能有或没有击杀(Y / N) | HSP的家庭 | OA (%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HSP20 | HSP40 | HSP60 | HSP70 | 一半 | HSP100 | ||||
| PseACS + DC + SAAC +清洁技术基金 | Y | Sn (%) | One hundred. | 98.33 | One hundred. | One hundred. | One hundred. | One hundred. | 99.72 |
| Sp (%) | 99.92 | One hundred. | 99.92 | 99.82 | One hundred. | One hundred. | |||
| 世纪挑战集团 | 1 | 0.99 | 1 | 0.99 | 1 | 1 | |||
| Acc (%) | 99.93 | 99.72 | 99.93 | 99.85 | One hundred. | One hundred. | |||
| PseACS + DC + SAAC +清洁技术基金 | N | Sn (%) | 94.35 | 98.89 | 81.13 | 90.29 | 75年 | 91.36 | 94.91 |
| Sp (%) | 98.58 | 94.26 | 99.6 | 98.84 | One hundred. | 99.9 | |||
| 世纪挑战集团 | 0.92 | 0.94 | 0.87 | 0.90 | 0.86 | 0.94 | |||
| Acc (%) | 97.89 | 96.93 | 98.26 | 97.75 | 99.4 | 99.59 | |||
我们的预测模型的预测性能(SVM),随机森林(RF) (
预测敏感性,特异性,MCC,医生通过使用四个算法的准确性。
热休克的总体预测精度使用四个算法。
图
该方法的比较独立的数据集。
为了评估我们的预测模型的性能,我们做了与现有的方法比较。方法由艾哈迈德等人并没有提供任何family-wise热休克的准确性,所以我们比较iHSP-PseRAAAC的有效性,PredHSP, ir-HSP。比较结果如表所示
本文预测结果之间的比较和现有的方法。
| 方法 | HSP的家庭 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HSP20 | HSP40 | HSP60 | HSP70 | 一半 | HSP100 | ||
| iHSP-PseRAAAC<年代up>一个年代up> | Sn (%) | 87.68 | 95.31 | 66.87 | 79.15 | 51.72 | 69.41 |
| Sp (%) | 96.36 | 84.87 | 98.93 | 86.54 | 99.89 | 99.84 | |
| 世纪挑战集团 | 0.82 | 0.99 | 0.69 | 0.54 | 0.3 | 0.83 | |
| Acc (%) | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | |
| PredHSP<年代up>b年代up> | Sn (%) | 92.16 | 96.09 | 79.75 | 91.17 | 72.41 | 82.35 |
| Sp (%) | 97.16 | 86.26 | 97.24 | 91.97 | 99.12 | 98.08 | |
| 世纪挑战集团 | 0.87 | 0.83 | 0.72 | 0.71 | 0.7 | 0.71 | |
| Acc (%) | 96.36 | 91.91 | 95.96 | 91.87 | 98.43 | 97.48 | |
| ir-HSP<年代up>c年代up> | Sn (%) | 94.63 | 97.45 | 67.92 | 88.49 | 75年 | 88.89 |
| Sp (%) | 96.61 | 95.13 | 98.86 | 98.84 | 99.76 | 99.57 | |
| 世纪挑战集团 | 0.8718 | 0.9276 | 0.7307 | 0.8871 | 0.8112 | 0.8846 | |
| Acc (%) | 96.28 | 96.47 | 96.61 | 97.52 | 99.17 | 99.17 | |
| 我们的预测模型 | Sn (%) | One hundred. | 98.33 | One hundred. | One hundred. | One hundred. | One hundred. |
| Sp (%) | 99.92 | One hundred. | 99.92 | 99.82 | One hundred. | One hundred. | |
| 世纪挑战集团 | 1 | 0.99 | 1 | 0.99 | 1 | 1 | |
| Acc (%) | 99.93 | 99.72 | 99.93 | 99.85 | One hundred. | One hundred. | |
一个年代up>冯et al。
在这项工作中,一个优化分类器对HSP家庭识别了。这个模型是由支持向量机的机器学习算法,并击杀被用于不平衡数据分类问题。总体精度是99.72%与平衡的数据集和重叠测试通过使用优化的组合特性SAAC + DC +周大福+ PseACS。总体精度高的结果表明,我们的预测模型是一个可靠的工具,HSP家庭预测。众所周知,HSP表达与人类疾病有关,和这些家庭的休克蛋白有不同的功能。因此,我们预测模型将有利于研究人员通过快速和有效地确定HSP家庭和使研究人员设计新的药物来达到治疗疾病的目的。
使用的数据来支持本研究的结果可从补充材料。
作者宣称没有利益冲突。
调频李构思特征参数的选择。XY京进行了计算和写的手稿。李调频进行了结果分析。两位作者回顾了手稿。
这项工作是支持的中国内蒙古自治区自然科学基金(2019 ms03015)和中国国家自然科学基金(31360206)。
序列的名称HSP的家庭。
序列的名称独立的数据集。