得益于基因测序技术的快速发展,基因组测序数据呈现爆炸式增长,核糖体合成和翻译后修饰肽(RiPPs)是近十年逐渐进入人们视野的一大类肽类天然产物。这类化合物在自然界中分布极其广泛,具有丰富的结构多样性和生物活性多样性,是天然药物...得益于基因测序技术的快速发展,基因组测序数据呈现爆炸式增长,核糖体合成和翻译后修饰肽(RiPPs)是近十年逐渐进入人们视野的一大类肽类天然产物。这类化合物在自然界中分布极其广泛,具有丰富的结构多样性和生物活性多样性,是天然药物的重要来源。RiPPs的发现主要依赖低通量生物实验,传统方法精确但成本高昂,随着新型计算机技术的更新迭代,包括antiSMASH、RiPP-PRISM等在内的生物信息学工具能够极大加速RiPPs挖掘进程,但依然无法突破基于同源性方法(例如搜索保守的生物合成酶)的限制——无法有效识别具有不同生物合成机制的新型RiPPs。在这里,本文首次基于自然语言处理预训练模型BERT,提出四种可以完全依赖序列数据识别RiPPs而非基于同源性及基因组上下文信息的深度学习模型,通过对各模型进行验证分析和对比,最终确定在RiPPs识别赛道上表现卓越的最佳模型BERiPPs(bidirectional language model for enhancing the performance of identification of RiPPs precursor peptides)。BERiPPs能够在不考虑基因组背景的情况下以无偏见的方式识别RiPPs前体肽,并可通过条件随机场生成对前导肽裂解位点的预测,为高通量挖掘全新RiPPs提供了思路,并在一定程度下揭示了前体肽和修饰酶间的生物学底层关系。展开更多
文摘得益于基因测序技术的快速发展,基因组测序数据呈现爆炸式增长,核糖体合成和翻译后修饰肽(RiPPs)是近十年逐渐进入人们视野的一大类肽类天然产物。这类化合物在自然界中分布极其广泛,具有丰富的结构多样性和生物活性多样性,是天然药物的重要来源。RiPPs的发现主要依赖低通量生物实验,传统方法精确但成本高昂,随着新型计算机技术的更新迭代,包括antiSMASH、RiPP-PRISM等在内的生物信息学工具能够极大加速RiPPs挖掘进程,但依然无法突破基于同源性方法(例如搜索保守的生物合成酶)的限制——无法有效识别具有不同生物合成机制的新型RiPPs。在这里,本文首次基于自然语言处理预训练模型BERT,提出四种可以完全依赖序列数据识别RiPPs而非基于同源性及基因组上下文信息的深度学习模型,通过对各模型进行验证分析和对比,最终确定在RiPPs识别赛道上表现卓越的最佳模型BERiPPs(bidirectional language model for enhancing the performance of identification of RiPPs precursor peptides)。BERiPPs能够在不考虑基因组背景的情况下以无偏见的方式识别RiPPs前体肽,并可通过条件随机场生成对前导肽裂解位点的预测,为高通量挖掘全新RiPPs提供了思路,并在一定程度下揭示了前体肽和修饰酶间的生物学底层关系。
