A gene regulatory network inference model based on pseudo-siamese network

基因调控网络 推论 DNA微阵列 计算生物学 计算机科学 基因 生物 遗传学 人工智能 基因表达
作者
Qian Wang,Maozu Guo,Jian Chen,Ran Duan
出处
期刊:BMC Bioinformatics [BioMed Central]
卷期号:24 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1186/s12859-023-05253-9
摘要

Gene regulatory networks (GRNs) arise from the intricate interactions between transcription factors (TFs) and their target genes during the growth and development of organisms. The inference of GRNs can unveil the underlying gene interactions in living systems and facilitate the investigation of the relationship between gene expression patterns and phenotypic traits. Although several machine-learning models have been proposed for inferring GRNs from single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) data, some of these models, such as Boolean and tree-based networks, suffer from sensitivity to noise and may encounter difficulties in handling the high noise and dimensionality of actual scRNA-seq data, as well as the sparse nature of gene regulation relationships. Thus, inferring large-scale information from GRNs remains a formidable challenge.This study proposes a multilevel, multi-structure framework called a pseudo-Siamese GRN (PSGRN) for inferring large-scale GRNs from time-series expression datasets. Based on the pseudo-Siamese network, we applied a gated recurrent unit to capture the time features of each TF and target matrix and learn the spatial features of the matrices after merging by applying the DenseNet framework. Finally, we applied a sigmoid function to evaluate interactions. We constructed two maize sub-datasets, including gene expression levels and GRNs, using existing open-source maize multi-omics data and compared them to other GRN inference methods, including GENIE3, GRNBoost2, nonlinear ordinary differential equations, CNNC, and DGRNS. Our results show that PSGRN outperforms state-of-the-art methods. This study proposed a new framework: a PSGRN that allows GRNs to be inferred from scRNA-seq data, elucidating the temporal and spatial features of TFs and their target genes. The results show the model's robustness and generalization, laying a theoretical foundation for maize genotype-phenotype associations with implications for breeding work.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
刚刚
科研临时工完成签到,获得积分10
刚刚
陈翊完成签到 ,获得积分10
1秒前
丰富冰凡完成签到,获得积分10
1秒前
MADAO完成签到,获得积分10
1秒前
爱吃圣女果的妮完成签到 ,获得积分10
1秒前
lbx完成签到,获得积分10
1秒前
我不在迷茫完成签到 ,获得积分10
2秒前
爱笑半雪完成签到,获得积分10
2秒前
chan9retta发布了新的文献求助10
2秒前
一枚学术渣渣完成签到,获得积分10
2秒前
王耑完成签到 ,获得积分10
3秒前
儒雅的巧曼完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
饱满芷卉完成签到,获得积分10
3秒前
滟滟完成签到,获得积分10
3秒前
hbutsj完成签到,获得积分10
3秒前
云雀完成签到 ,获得积分10
3秒前
火烧云完成签到,获得积分20
4秒前
学术小白two完成签到,获得积分10
4秒前
张鸿杰完成签到,获得积分10
5秒前
淡淡的寄灵完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
花誓lydia完成签到 ,获得积分10
5秒前
大个的应助被羞涩的诗柳采纳,获得10
5秒前
Chen完成签到,获得积分10
5秒前
詹慧子完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
cdercder完成签到,获得积分0
7秒前
KX2024完成签到,获得积分10
7秒前
zyf完成签到,获得积分10
8秒前
小柯完成签到,获得积分10
8秒前
顾高源发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
HQW完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
赵翊彤完成签到,获得积分20
10秒前
汉堡包的应助被科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8066399
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9488785
关于积分的说明 21347831
捐赠科研通 7635035
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3397923
关于科研通互助平台的介绍 2528006
邀请新用户注册赠送积分活动 2435786