从大规模深度神经网络中解释 cis 调节性相互作用
Shushan Toneyan1, Peter K Koo2
1Simons Center for Quantitative Biology, Cold Spring Harbor Laboratory, New York, NY, USA.
我们开发了cis-regulatory元素模型解释 (CREME),这是一个解释基因组深度神经网络 (DNN) 如何学习基因调节规则的工具. CREME揭示了 cis 调节元件及其复杂的相互作用,为基因表达提供了机械的洞察力.
科学领域:
- 基因组学就是基因组学.
- 计算生物学 计算生物学
- 系统生物学 系统生物学
背景情况:
- 深度神经网络 (DNN) 越来越多地用于从DNA序列预测基因表达.
- 评估和解释这些大规模的基因组DNA仍然具有挑战性.
- 当前的解释方法,如动机分析,与复杂的序列相互作用作斗争.
研究的目的:
- 引入cis-regulatory元素模型解释 (CREME),这是一个用于解释基因组DNN的新型工具包.
- 了解DNN学到的基因调节规则.
- 为基因组监管架构提供高分辨率的洞察力.
主要方法:
- 开发了CREME,这是一个用于分析基因组DNN的in silico扰动工具包.
- 应用CREME到Enformer,这是一个最先进的DNN用于基因表达预测.
- 分析了 cis 调节元件及其功能序列元件.
主要成果:
- 在CREME的研究中,成功地确定了可以增强或抑制基因表达的cis调节元件.
- 描述了 cis 调节元件之间的复杂相互作用.
- 提供了基因组组织的多层次解释,从元素到精细映射的序列.
结论:
- CREME提供了一种强大的方法,将DNN预测转化为基因调节的机械洞察力.
- 该工具包可以更深入地了解基因组的调控架构.
- 便于在各种尺度上解释复杂的基因组DNA.
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