Developing a New Phylogeny-Driven Random Forest Model for Functional Metagenomics

基因组 系统发育学 随机森林 系统发育树 生物 计算生物学 分类器(UML) 进化生物学 微生物群 机器学习 人工智能 基因 计算机科学 生物信息学 遗传学
作者
Jyotsna Talreja Wassan,Haiying Wang,Huiru Zheng
出处
期刊:IEEE Transactions on Nanobioscience [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22 (4): 763-770 被引量:8
标识
DOI:10.1109/tnb.2023.3283462
摘要

Metagenomics is an unobtrusive science linking microbial genes to biological functions or environmental states. Classifying microbial genes into their functional repertoire is an important task in the downstream analysis of Metagenomic studies. The task involves Machine Learning (ML) based supervised methods to achieve good classification performance. Random Forest (RF) has been applied rigorously to microbial gene abundance profiles, mapping them to functional phenotypes. The current research targets tuning RF by the evolutionary ancestry of microbial phylogeny, developing a Phylogeny-RF model for functional classification of metagenomes. This method facilitates capturing the effects of phylogenetic relatedness in an ML classifier itself rather than just applying a supervised classifier over the raw abundances of microbial genes. The idea is rooted in the fact that closely related microbes by phylogeny are highly correlated and tend to have similar genetic and phenotypic traits. Such microbes behave similarly; and hence tend to be selected together, or one of these could be dropped from the analysis, to improve the ML process. The proposed Phylogeny-RF algorithm has been compared with state-of-the-art classification methods including RF and the phylogeny-aware methods of MetaPhyl and PhILR, using three real-world 16S rRNA metagenomic datasets. It has been observed that the proposed method not only achieved significantly better performance than the traditional RF model but also performed better than the other phylogeny-driven benchmarks (p < 0.05). For example, Phylogeny-RF attained a highest AUC of 0.949 and Kappa of 0.891 over soil microbiomes in comparison to other benchmarks.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小麦完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
大宝慧发布了新的文献求助10
1秒前
球球你了我真的很需要这篇文章完成签到,获得积分10
1秒前
felix发布了新的文献求助10
1秒前
研友_VZG7GZ应助栗子鱼采纳,获得10
2秒前
打打应助衰神采纳,获得10
2秒前
雪白的面包完成签到 ,获得积分10
2秒前
包容沛芹发布了新的文献求助10
2秒前
南北发布了新的文献求助10
3秒前
summer发布了新的文献求助10
3秒前
兴奋中道发布了新的文献求助10
3秒前
笃定完成签到,获得积分10
3秒前
宜醉宜游宜睡应助飞蝴蝶采纳,获得10
3秒前
li完成签到,获得积分10
4秒前
852应助清爽灰狼采纳,获得10
4秒前
komisan完成签到 ,获得积分10
5秒前
lee完成签到,获得积分10
5秒前
笨笨石头发布了新的文献求助30
5秒前
cherish完成签到,获得积分10
5秒前
啊啊啊完成签到 ,获得积分10
6秒前
牛牛在搬砖完成签到 ,获得积分10
6秒前
ly完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
隐形秋发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
Ken921319005完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
OK完成签到,获得积分10
7秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
iNk应助科研通管家采纳,获得20
8秒前
iNk应助科研通管家采纳,获得20
8秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得20
8秒前
林星应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
橙子完成签到,获得积分10
8秒前
高分求助中
Evolution 10000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Foreign Policy of the French Second Empire: A Bibliography 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3147695
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2798784
关于积分的说明 7831337
捐赠科研通 2455622
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1306889
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627943
版权声明 601587