Protein-protein interactions are essential in biochemical processes. Accurate prediction of the protein-protein interaction sites (PPIs) deepens our understanding of biological mechanism and is crucial for new drug design. However, conventional experimental methods for PPIs prediction are costly and time-consuming so that many computational approaches, especially ML-based methods, have been developed recently. Although these approaches have achieved gratifying results, there are still two limitations: (1) Most models have excavated some useful input features, but failed to take coevolutionary features into account, which could provide clues for inter-residue relationships; (2) The attention-based models only allocate attention weights for neighboring residues, instead of doing it globally, neglecting that some residues being far away from the target residues might also matter. We propose a coevolution-enhanced global attention neural network, a sequence-based deep learning model for PPIs prediction, called CoGANPPIS. It utilizes three layers in parallel for feature extraction: (1) Local-level representation aggregation layer, which aggregates the neighboring residues' features; (2) Global-level representation learning layer, which employs a novel coevolution-enhanced global attention mechanism to allocate attention weights to all the residues on the same protein sequences; (3) Coevolutionary information learning layer, which applies CNN & pooling to coevolutionary information to obtain the coevolutionary profile representation. Then, the three outputs are concatenated and passed into several fully connected layers for the final prediction. Application on two benchmark datasets demonstrated a state-of-the-art performance of our model. The source code is publicly available at https://github.com/Slam1423/CoGANPPIS_source_code.


翻译:蛋白质-蛋白质相互作用在生化过程中至关重要。准确预测蛋白质-蛋白质相互作用位点(PPIs)可加深我们对生物机制的理解,并对新药设计至关重要。然而,传统的PPIs预测实验方法成本高且耗时,因此近年来开发了许多计算方法,尤其是基于机器学习的方法。尽管这些方法取得了令人满意的结果,但仍存在两个局限性:(1)大多数模型提取了一些有用的输入特征,但未能考虑共进化特征,而后者可为残基间关系提供线索;(2)基于注意力的模型仅对邻近残基分配注意力权重,而非全局分配,忽略了某些远离目标残基的残基也可能具有重要性。我们提出了一种共进化增强的全局注意力神经网络,这是一种基于序列的深度学习模型用于PPIs预测,称为CoGANPPIS。该模型并行使用三个层进行特征提取:(1)局部级表示聚合层,聚合邻近残基的特征;(2)全局级表示学习层,采用新颖的共进化增强全局注意力机制,为同一蛋白质序列上的所有残基分配注意力权重;(3)共进化信息学习层,对共进化信息应用CNN和池化以获得共进化特征表示。随后,将三个输出拼接并传入若干全连接层进行最终预测。在两个基准数据集上的应用表明,我们的模型达到了最先进的性能。源代码已公开于 https://github.com/Slam1423/CoGANPPIS_source_code。

0
下载
关闭预览

相关内容

IFIP TC13 Conference on Human-Computer Interaction是人机交互领域的研究者和实践者展示其工作的重要平台。多年来,这些会议吸引了来自几个国家和文化的研究人员。官网链接:http://interact2019.org/
【MIT-AI+医学课程】面向生命科学的深度学习课程
专知会员服务
49+阅读 · 2022年4月17日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
最新内容
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
7+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
5+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
6+阅读 · 7月20日
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
相关VIP内容
【MIT-AI+医学课程】面向生命科学的深度学习课程
专知会员服务
49+阅读 · 2022年4月17日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员